Файл: Учебнометодическое пособие по учебной дисциплине Силовая преобразовательная техника.pdf

88 прерывистых коротких замыканиях на землю, при разрядах молнии и др.
Перенапряжения могут привести к электрическому пробою вентилей, как правило, вызывающему возникновение коротких замыканий.
Причины протекания больших токов:
- внешние аварии, вызванные короткими замыканиями в нагрузке или в распределительной сети;
- внутренние аварии, обусловленные повреждением отдельных вентилей в результате перенапряжений;
- внутренние аварии, обусловленные нарушениями в системе управления преобразователей;
- заряд больших емкостей фильтров при включении;
- бросок тока при включении трансформатора.

89
Занятие 20
Способы подавления помех на стороне постоянного и переменноготока.
Применение фильтров в выпрямителях.
Для ограничения от перенапряжений на вентилях тиристорных преобразователей применяют RC-цепочки. Защитные RC-цепи предназначены для ограничения скорости нарастания напряжения и снижения перенапряжений на вентилях схемы. Для защиты вентилей от перенапряжений
,возникающих при включении и выключении трансформатора применяются RC-цепочки между фазами.
Для защиты СПП от аварийных токов используют анодные реакторы, которые ограничивают ток короткого замыкания на уровне, не превышающем ударный ток I
уд.
прибора.
Параметры RC-цепей, защищающих полупроводниковые приборы от внутренних перенапряжений, можно определить ориентировочно.
Для защиты преобразователей от аварийных токов применяют защитнуюаппаратуру - быстродействующие автоматические выключатели и быстродействующиеплавкие предохранители. Для защиты от внешних коротких замыканий (КЗ) и опрокидываний инверторачаще всего применяют автоматические выключатели, устанавливаемыена стороне переменного и постоянного тока. Для защиты от внутреннихКЗ, вызванных повреждениями вентилей, последовательно с вентилямиустанавливают плавкие предохранители.
В маломощных установкахплавкие предохранители могут устанавливаться также для защиты отвнешних КЗ вместо автоматических выключателей.
Быстродействующие плавкие предохранители являются самымипростыми защитными аппаратами.
К быстродействующим плавким предохранителям, предназначеннымдля защиты полупроводниковых вентилей, предъявляются более жесткиетребования, чем к общепромышленным плавким предохранителям. Эти требования сводятся к следующему:
1) полное или частичное согласование характеристик предохранителя схарактеристиками полупроводниковых вентилей;
2) высокая отключающая способность;

90 3) минимальные потери при номинальном токе;
4) отсутствие изменений характеристик во времени при длительномпротекании номинального тока;
5) эффективное токоограничение;
6) минимальная энергия, выделяющаяся в полупроводниковых вентиляхза время протекания аварийного тока;
7) минимальное напряжение дуги, возникающее при срабатываниипредохранителя, которое не должно приводить к пробою неповрежденных вентилей.
Быстродействующие плавкие предохранители, как правило, обеспечиваютзащиту полупроводниковых вентилей лишь от токов короткого замыканияи не защищают от перегрузки.
Фильтры включаются на входе и на выходе преобразователей.
Фильтры, выполненные только на реактивных элементах
(индуктивностях и емкостях), называют пассивными. Часто в состав этих фильтров входят и резисторы, демпфирующие колебания, возникающие в высокодобротных контурах.
Входные фильтры служат для уменьшения вредного влияния преобразователей на питающую сеть. Кроме того, они защищают преобразователь от электромагнитных помех, передающихся из сети. Их часто называют сетевыми фильтрами. Сетевые фильтры могут существенно улучшить качество напряжения в сети и одновременно уменьшают проникновение помех из сети к потребителю.
Выходные фильтры улучшают форму выходного напряжения преобразователя и называются сглаживающими. Сглаживающие фильтры бывают емкостные, индуктивные и Г-образные.
Недостатки емкостного фильтра - начальный бросок тока при включении, тяжелые условия работы вентилей выпрямителя и вредное влияние на питающую сеть из-за малого угла проводимости вентилей.
Преимущество емкостного фильтра - его простота.
Индуктивные фильтры применяется в преобразователях средней и большой мощности, например, при питании двигателей постоянного тока от управляемых выпрямителей.

91
С помощью емкостных и индуктивных фильтров недостижим высокий коэффициент сглаживания. Для повышения коэффициента сглаживания, уменьшения вредного влияния преобразователя на питающую сеть и улучшения переходного процесса включения применяют Г-образные фильтры. Г-образные фильтры обеспечивают достаточно хорошее сглаживание и находят широкое применение, когда требуется более высокое качество постоянного напряжения.

92
Занятие 21
Раздел 3 Инверторы.Тема 3.1 Классификация и областьприменения
инверторов. Основные схемы.
Инвертор – это устройство предназначенное для преобразования постоянного напряжения в переменное. В качестве нагрузки к инвертору подключают двигатели переменного тока.
Инверторы делятся на две группы:
1) автономные
2) зависимые
• Зависимый инвертор (ведомый) – преобразует постоянное напряжение в нерегулируемое переменное.
• Автономный инвертор – преобразует постоянное напряжение в переменное по напряжению и частоте.

93
К основным схемам инверторов относятся:
• 1) Однофазный инвертор с нулевым выводом от трансформатора
• 2) Однофазный мостовой инвертор
• 3) Трёхфазный мостовой инвертор
Однофазный инвертор с нулевым выводом от трансформатора.

94
Однофазный мостовой инвертор.
Трёхфазный мостовой инвертор.

95
В зависимости от особенности протекания электро-магнитных процессов автономные инверторы делятся на три группы:
• Автономный инвертор напряжения (АИН)
• Автономный инвертор тока (АИТ)
• Резонансный инвертор(АИР)
В системах ЭП наибольшее применение получили АИН и АИТ.

96
Занятие 22
Однофазный автономный инвертор

97

98
Занятие 23
Раздел 4. Широтно-импульсные преобразователи.Тема 4.1 Тиристорные
ШИП. Схемы тиристорных ШИП. ШИП с параллельной емкостной
коммутацией.
Шип постоянного тока можно классифицировать по следующим признакам:
І) По способу включения вентилей:
ІІ) По типу используемых ключей:
ІІІ) По использованию ШИП делятся на :

99

100
Занятие 24
ШИП с последовательной емкостной коммутацией.

101

102
Занятие 25

103

104
Занятие 26
Схема транзисторного реверсивного ШИП с
диагональной и симметричной коммутацией
•Реверсивный преобразователь с широтно-импульсным управлением (ПШИУ)
(рис.1) выполняется по мостовой схеме с четырьмя ключами VT1 VT4. При активно- индуктивной в силовую схему преобразователя вводится мост возрастных
(обратных ) диодов VD1-VD4.

105
Назначение: преобразование входного постоянного неизменного по амплитуде напряжения в постоянное регулируемое по амплитуде напряжение на нагрузке с возможностью изменения его полярности.
В зависимости от алгоритма работы ключей преобразователя различают следующие способы коммутации ключей:
1) диагональная коммутация;
2) симметричная коммутация;
3) несимметричная коммутация.

106
Занятие 27
Схема транзисторного реверсивного ШИП снесимметричной
коммутацией

107

108
Занятие 28
Раздел 5 Преобразователи частоты и напряжения.
Тема 5.1 Преобразователь переменного напряжения.
Преобразователи переменного напряжения (ППН) предназначены для преобразования входного переменного напряжения U1 с неизменной амплитудой и частотой в регулируемое переменное напряжение U на нагрузке с той же частотой
Однофазный
ППН
Если в схеме однофазного однополупериодного выпрямителя встречно параллельно тиристору VS1 включить другой тиристор
VS2, то получим схему однофазного преобразователя переменного напряжения
(ППН).

109
Пока тиристоры VS1 и VS2 закрыты, напряжение на нагрузке равно нулю. При открывании в момент времени 0=α, тиристора
VS1 к нагрузке прикладывается положительные полупериод питающего напряжения U1, которое сохраняется до момента времени 0=π. При 0=π U1 меняет свой знак, под действием которого
VS1 закрывается. В момент времени 0=π/α2 открывается тиристор VS2 и к нагрузке прикладывается отрицательный полупериод напряжения U1, которое сохраняется до 0=2π. Для симметрии напряжения на нагрузке относительно оси 0 необходимо, чтобы α1=α2.
Регулируя угол α, мы изменяем действующее значение выходного напряжения.
Трёхфазный
ППН
ППН используются для регулирования освещения, регулирования мощности тепловых приборов и сварочных аппаратов, регулирования напряжения на первичной стороне трансформатора и высоковольтных выпрямителях, которые выполнены на диодах, для управления асинхронными двигателями.

110
Характеристики АД при регулировании питающего напряжения

111
Занятие 29 -30
Тема 5.2 Двухзвенные преобразователи частот.
Классификацияпреобразователей частоты.
ДВУХЗВЕННЫЕ
Частотный преобразователь – это устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты.
Частотные преобразователи разделяют на два основных типа:
- двухзвенные преобразователи частоты (
ДПЧ
);
- непосредственные преобразователи частоты (
НПЧ
).

112
В ДПЧ первое звено представляет собой выпрямитель (упр. или неуправляемый)
с фильтром на выходе, а второе − автономный инвертор. Таким образом, нагрузка связана с сетью через два звена, и происходит двукратное преобразование энергии.
Второе звено в ДПЧ может быть выполнено как на основе автономного инвертора напряжения (АИН), так и на основе автономного инвертора тока (АИТ).
ДПЧ позволяют получить на выходе частоты как меньшие
, так и большие входных
.

113
Занятие 31
Схеме электрическая принципиальнаядвухзвенного ПЧ.
Принцип действия двухзвенного ПЧ заключается в том, что переменное напряжение сети вначале выпрямляется, а затем инвертируется, т.е. преобразуется в переменное напряжение требуемой, регулируемой частоты посредством инвертора. В системах электропривода применяются автономные инверторы. Они способны функционировать как при наличии, так и при отсутствии в цепи нагрузки источников активной энергии.
Достоинства
двухзвенных ПЧ со звеном постоянного тока:
- возможность получения на выходе ПЧ широкого диапазона частот, независимого от частоты, в том числе высокоскоростных, среднескоростных и тихоходных, прецизионных приводов с широким и сверх широким диапазоном регулирования скорости;
- возможность использования относительно простых силовых схем и систем управление ПЧ для приводов с невысокими требованиями в области изменения,
быстродействия и других показателей;
- возможность наращивания системы и системы управления ПЧ соразмерно повышения требований к приводу без чрезмерной избыточности системы;
- возможность реализации в сравнительно малоэлементной структуре ПЧ
разнообразных алгоритмов управления, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к ЭП различного назначения;
- легкость трансформации ПЧ для работы в установках с питанием электрооборудования от автономных источников или локальной сети постоянного тока.