Современные направления электроники

Современные направления развития силовых преобразователей переменного тока

В контрольной работе приведена классификация современных структур силовых трехфазных преобразователей переменного тока широкого применения. Проанализированы основные недостатки систем с двойным преобразованием энергии, ограничивающие их применение. Уделено внимание матричным структурам преобразователей и гибридной технологии построения силовых преобразователей переменного тока.

Основные сокращения и обозначения, принятые в работе

АФГ - активный фильтр гармоник,

БСРЭ - блок сброса или рекуперации энергии,

БУС - бустер,

ГПЭ - гибридные преобразователи энергии,

ДК - двунаправленный ключ,

ДПЭ - система с двойным преобразованием энергии,

ДТ - датчик токовый,

ИБП - источник бесперебойного питания,

ККМ - корректор коэффициента мощности,

МК - матричный коммутатор,

НВ - неуправляемый выпрямитель,

НПЧ - непосредственный преобразователь частоты,

НЧК - низкочастотный коммутатор,

ППЭ - система с прямой передачей энергии,

РН - регулятор напряжения,

СДПМ - синхронный двигатель с постоянными магнитами,

СТ - силовой трансформатор,

УВ - управляемый выпрямитель,

УН - уравнитель напряжений,

ФВ - фильтр выходной,

ШИМ - широтно-импульсная модуляция,

ШИМ-В - ШИМ-выпрямитель,

ШИМ-И - ШИМ-инвертор,

ШИМ-П - однополярный ШИМ-преобразователь,

ЭМО - электромагнитная обстановка,

ЭМС - электромагнитная совместимость,

ЭП - электропривод.

Классификация структурных схем силовых преобразователей переменного тока

Многочисленное современное оборудование промышленных и коммерческих технологий, используемое в широком диапазоне мощностей, требует трехфазного питания переменного тока с необходимой амплитудой и частотой. При использовании в качестве основного источника энергии переменного тока промышленной сети преобразователи обеспечивают:

стабилизацию выходного напряжения при постоянстве частоты 50 Гц в системах бесперебойного питания [1, 2];

регулирование амплитуды и частоты выходного напряжения в электроприводах переменного тока [4], системах электротермической технологии и т.п.

В автономных системах электроснабжения (авиационных, корабельных, наземного транспорта) и ветроэнергетических установках напряжение генератора переменного тока, как правило, изменяется в широком диапазоне как по амплитуде, так и по частоте. Это обстоятельство накладывает особые требования на преобразователи для обеспечения стабильного или регулируемого электропитания различного типа нагрузок.

В системах с двойным преобразованием энергии (ДПЭ) происходит преобразование энергии переменного тока в энергию постоянного тока, а затем наоборот.

Во входном каскаде таких систем могут использоваться:

НВ - неуправляемый выпрямитель (диодный мостовой выпрямитель);

УВ - управляемый выпрямитель (тиристорный мостовой выпрямитель);

ШИМ - выпрямитель (IGBT мостовой выпрямитель).

Выходные каскады в системах ДПЭ выполняются на основе:

НЧ - коммутатора (тиристорный или IGBT мостовой инвертор с коммутацией на основной частоте выходного напряжения);

ШИМ - инвертора (IGBT мостовой инвертор с ШИМ управлением);

однополярного ШИМ-преобразователя и НЧ-коммутатора.

НЧК находят применение в преобразователях электропривода переменного тока [4].

Однополярный ШИМ - преобразователь, формирующий напряжение в виде полуволн синусоидальной формы, и низкочастотный коммутатор НЧК, инвертирующий эти полуволны в напряжение переменного тока, находят свое применение в ряде системах гарантированного электропитания [40].

Наиболее широкое применение получили ШИМ - инверторы, формирующие в сочетании с выходными фильтрами синусоидальное напряжения основной частоты.

В последние годы в связи со значительным прогрессом в создании быстродействующих силовых полупроводниковых приборов наметилась тенденция к созданию более совершенных топологий преобразователей переменного тока. К таким топологиям, в первую очередь, относятся матричные и гибридные структуры. Это объясняется стремлением решить следующие основные задачи:

улучшение энергетических показателей системы (коэффициента мощности и кпд);

минимизация высших гармоник входного и выходного токов для обеспечения требований ЭМС по входу и выходу преобразователя;

улучшение массогабаритных показателей преобразователей за счет снижения величин используемых реактивных элементов;

расширение мощностного диапазона преобразователей

Системы с двойным преобразованием энергии

Наиболее распространенной в настоящее время технологией преобразования переменного тока являются системы с двойным преобразованием энергии (ДПЭ), содержащие в своей структуре звено постоянного тока. Звено постоянного тока, обеспечивающее накопление энергии от первичного источника питания переменного тока, помимо реактивных элементов (емкости, индуктивности), может содержать регулятор напряжения постоянного тока РН (понижающий или повышающий - бустер).

Входной каскад преобразователя (выпрямитель) отделен от выходного каскада (инвертора) промежуточным звеном постоянного тока. Звено постоянного тока, в общем случае, содержит емкость значи

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать