ОПН позволяет существенно повышать постоянное напряжение при выпрямлении, а также существенно понижать переменное напряжение при инвертировании.

Литература: [1, с. 442 – 461; 4, с. 89 – 111].

Контрольные вопросы

1. В каких пределах изменяется напряжение на выходе управляемого выпрямителя напряжения и управляемого выпрямителя тока?

2. Какие допущения принимаются при анализе ОПН?

3. Как происходит переход от выпрямительного режима к инверторному при релейном регулировании?

4. Как происходит переход от выпрямительного режима к инверторному при ШИМ?

5. Преимущества ОПН.

Преобразователи частоты (ПЧ)

Классификация. Двухзвенные ПЧ. Рекуперация в ПЧ. Двухзвенный ПЧ с обратимым рекуперирующим преобразователем напряжения на входе. Непосредственные ПЧ (НПЧ). Принцип действия НПЧ. Законы управления выходным напряжением. Расчет НПЧ. Сравнение ПЧ.

Методические указания

Преобразователи частоты сейчас особенно актуальны в связи с развитием электропривода переменного тока. Преобразователи частоты для частотно-регулируемых электроприводов преобразуют электроэнергию, поступающую из сети переменного тока, в электроэнергию с меняющейся по заданным законам частотой и напряжением.

Преобразователи частоты по построению могут быть разбиты на 2 типа: двухзвенные преобразователи частоты (ДПЧ) и непосредственные преобразователи частоты (НПЧ).

ДПЧ позволяют получить на выходе частоты как меньшие, так и большие входных. Регулирование напряжения на выходе ПЧ на основе АИН может осуществляться, как с помощью управляемого выпрямителя, так и с помощью АИН с импульсной модуляцией.

Динамическое торможение обеспечивается путем включения параллельно конденсатору фильтра цепи, содержащей тормозной резистор и транзистор. При торможении асинхронного двигателя снижается его скорость и генерируемое им напряжение. Передача энергии в цепь постоянного тока к конденсатору, имеющему более высокое напряжение, осуществляется за счет перехода АИН в режим выпрямителя напряжения с ШИМ (обращенного АИН), позволяющего повышать напряжение на выходе. Эта схема целесообразна при редких торможениях.

При частых торможениях целесообразна установка в качестве первого звена обратимого рекуперирующего преобразователя напряжения с ШИМ. Так реализуется симметричный рекуперирующий ДПЧ на основе АИН. Этот преобразователь является самым идеальным на сегодняшний день для электроприводов с частыми торможениями.

Рекуперация энергии при торможении в ДПЧ на базе АИТ возможна при сохранении направления тока переводом АИТ в режим выпрямления, а управляемого выпрямителя на входе в режим инвертирования.

Каждая фаза НПЧ выполняется на основе реверсивного двухкомплектного преобразователя с раздельным или совместным управлением комплектами. Возможны два закона управления прямоугольный и синусоидальный. Преимущества НПЧ – однократное преобразование энергии, позволяющее получить более высокий КПД, однотипность применяемых вентилей. Недостатки НПЧ низкая предельная частота, низкий коэффициент мощности.

Литература: [1, с. 462 – 475; 4, с. 112 – 126].

Контрольные вопросы

1. Сравните двухзвенный и непосредственный преобразователи частоты.

2. Что такое регулировочная (частотная) характеристика преобразователя частоты?

3. Какой вид и почему имеет регулировочная (частотная) характеристика преобразователя частоты для электропривода?

4. Как снять внешнюю характеристику?

5. Как снять регулировочную (частотную) характеристику?

6. Как определить КПД АИН?

7. Как определить КПД преобразователя частоты?

8. Как выглядит внешняя характеристика первого звена двухзвенного преобразователя частоты?

9. Назначение элементов силовой схемы преобразователя частоты.

Преобразователи переменного напряжения

Классификация. Принципы построения. Законы управления выходным напряжением. Сравнение.

Методические указания

Преобразователи переменного напряжения (регуляторы переменного напряжения) предназначены для изменения величины переменного напряжения.

Обратите внимание на законы управления и энергетические показатели. Усвойте область применения преобразователей переменного напряжения в электроприводе.

Литература: [1, с. 476 – 480; 4, с. 127 – 132].

Контрольные вопросы

1. Классификация преобразователей переменного напряжения и способов их управления.

2. Принцип действия преобразователя при фазовом и широтно-импульсном управлении.

3. Сравните способы регулирования переменного напряжения по энергетическим показателям?

4. Укажите область применения фазового регулирования в электроприводе.

Стабилизаторы напряжения и тока

Основные параметры. Параметрические стабилизаторы. Непрерывные стабилизаторы. Импульсные стабилизаторы. Стабилизаторы в интегральном исполнении. Непрерывные стабилизаторы.

Методические указания

Основные статические параметры стабилизатора напряжения – коэффициент стабилизации и выходное сопротивление.

Стабилизаторы делятся на: параметрические и компенсационные.

Компенсационные стабилизаторы по способу регулирования напряжения делятся на: непрерывные и импульсные.

Преимущества импульсного стабилизатора: меньшие потери, а, следовательно, более высокий КПД и меньшие габариты.

Преимущества непрерывного стабилизатора: выше качество стабилизации, меньше пульсации.

Литература: [1, с. 485 – 487; 4, с. 138 – 141].

Контрольные вопросы

1. Из каких элементов состоит импульсный и непрерывный стабилизаторы постоянного напряжения? Назначение элементов.

2. Сравните ключевой и линейный режимы работы транзистора.

3. Преимущества и недостатки импульсных и непрерывных стабилизаторов.

4. До какого предела можно уменьшать напряжение источника питания, чтобы напряжение на выходе понижающего стабилизатора еще могло оставаться стабильным?

5. Как определить КПД стабилизатора?

5.15. Источники вторичного электропитания (ИВЭП) для

систем управления и автоматики

Требования, предъявляемые к ИВЭП. Принципы построенияИВЭП. Бестрансформаторные источники питания.

Методические указания

Источники вторичного питания преобразуют переменное или постоянное напряжение от первичных источников в переменное или постоянное напряжение для вторичных.

ИВЭП бывают двух типов: бестрансформаторные источники питания и централизованные стабилизаторы постоянного напряжения.

В них используются регулируемые автономные инверторы напряжения малой мощности. Обратите внимание на особенности этих преобразователей.

Литература: [1, с. 487 – 494; 4, с. 142 – 151].

Контрольные вопросы

1. Каково назначение ИВЭП?

2. Опишите варианты структурных схем бестрансформаторных источников питания.

3. Какие особенности схем автономных инверторов, применяемых в ИВЭП?

4. Что такое ККМ?

ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ

ФОЭ

1. Исследование биполярного (полевого) транзистора и транзисторного усилительного каскада. (Работа № 2 или3)

2. Исследование тиристоров, симисторов, запираемых тиристоров, управляемых выпрямителей и преобразователей переменного напряжения. (Работа № 4).

ПТ

1. Исследование схем трехфазных управляемых выпрямителей. (Работа № 3).

2. Исследование однокомплектного рекуперирующего преобразователя в режимах выпрямителя и ведомого инвертора. (Работа № 5).

3. Исследование автономного инвертора напряжения. (Работа № 8).

4. Исследование двухзвенного преобразователя частоты. (Работа № 9).

Продолжительность каждого лабораторного занятия – 4 часа.