Читать онлайн «Энергетическая электроника»

Томский межвузовский центр дистанционного образования А. В. Кобзев, Б. И. Коновалов, В. Д. Семенов ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА Учебное пособие u ГПН uу u ТОМСК 2010  Федеральное агентство по образованию ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра промышленной электроники А. В. Кобзев, Б. И. Коновалов, В. Д. Семенов ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА Учебное пособие Рекомендовано Сибирским региональным отделением учебно-методического объединения по образованию в области энергетики и электротехники для межвузовского использования в качестве учебного пособия 2010 Рецензенты: профессор кафедры «Электропривод и электрообо- рудование» Томского политехнического универси- тета, д-р техн. наук Аристов А. В. ; начальник лаборатории ОАО «НПЦ ″Полюс″», г. Томск, д-р техн. наук Казанцев Ю. М. Корректор: Осипова Е. А. Кобзев А. В. , Коновалов Б. И. , Семенов В. Д. Энергетическая электроника: Учебное пособие. — Томск: Том- ский межвузовский центр дистанционного образования, 2010. — 164 с. Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплины «Энергетическая электроника» для студентов направления 210100 «Элек- троника и микроэлектроника» и специальности 210106 «Промышленная электроника». Содержит разделы, в которых рассматриваются схемотех- ника и электромагнитные процессы в устройствах силовой электроники, принцип действия которых основан на использовании полностью управ- ляемых полупроводниковых приборов — транзисторов, работающих в ключевом режиме. Наибольшее внимание уделено таким распространен- ным в технике устройствам, как непосредственные преобразователи посто- янного напряжения и инверторы. Изложение материала построено таким образом, что вначале подроб- но рассматривается принцип функционирования схем на идеализирован- ных элементах, а уже затем учитывается влияние реальных параметров ос- новных компонентов. Предназначено для студентов всех форм обучения с использованием дистанционных образовательных технологий. © Кобзев А. В. , Коновалов Б. И. , Семенов В. Д. , 2010 © Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2010  3 ОГЛАВЛЕНИЕ 1 Введение... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 5 2 Непосредственные преобразователи постоянного напряжения... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 13 2. 1 Преобразователь понижающего типа ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13 2. 2 Использование дросселя с отпайкой... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 22 2. 3 Входной фильтр... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27 2. 4 Схема с неполной глубиной модуляции... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 30 2. 5 Многофазный преобразователь ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 32 2. 6 Схемы для управления электродвигателями... ... ... ... ... ... ... ... . 36 2. 7 Преобразователи повышающего и инвертирующего типов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 41 2. 8 Комбинированные схемы непосредственных преобразователей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 50 2. 8. 1 Параллельное включение основных схем... ... ... ... ... ... ... ... 50 2. 8. 2 Последовательное включение основных схем ... ... ... ... ... . 52 2. 9 Активная коррекция коэффициента мощности ... ... ... ... ... ... . . 54 2. 10 Пример построения автономной системы электроснабжения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 58 3 Автономные инверторы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 64 3. 1 Классификация автономных транзисторных инверторов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 64 3. 2 Однофазный мостовой инвертор напряжения ... ... ... ... ... ... ... . 68 3. 3 Формирование выходного напряжения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 80 3. 4 Однофазный мостовой инвертор тока ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 84 3. 5 Трехфазные инверторы напряжения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 87 4 Транзисторные ключи и переключатели ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 96 4. 1 Силовые транзисторные ключи ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 96 4. 2 Транзисторные переключатели... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 109 5 Преобразовательные ячейки со звеном повышенной частоты ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 114  4 6 Однотактные преобразователи... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 128 6. 1 Особенности перемагничивания импульсных трансформаторов... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 128 6. 2 Прямоходовые преобразователи ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 130 6. 3 Обратноходовые преобразователи ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 138 7 Квазирезонансные преобразователи ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 143 Литература ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 160 Приложение 1.