wyklad ene.pdf

Konspekt jest współfinansowany przez Unię Europejską

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

w projekcie:

"Innowacyjna dydaktyka bez ograniczeń

- zintegrowany rozwój Politechniki Łódzkiej zarządzanie Uczelnią,

nowoczesna oferta edukacyjna

i wzmacniania zdolności do zatrudniania,

także osób niepełnosprawnych".

Konspekt

Energoelektronika

Wojciech Błasiński

Spis treści:

1. Wstęp do energoelektroniki

2. Właściwości łączników energoelektronicznych

3. Jednopulsowy prostownik niesterowany

4. Dwupulsowy prostownik sterowny

5. Trójfazowy, mostkowy prostownik sterowany

6. Przekształtniki podwójne

7. Sterowniki napięcia przemiennego

8. Bezpośrednie przemienniki częstotliwości

9. Przerywacz prądu stałego do sterowania prędkości obrotowej silnika obcowzbudnego

10. Zasilacz impulsowy dławikowy

11. Zasilacz impulsowy z przepływem bezpośrednim

12. Falowniki, jednofazowy falownik napięcia

13. Trójfazowy falownik napięcia

14. Trójfazowy falownik prądu z diodami odcinającymi

Literatura

Energoelektronika jest działem elektrotechniki obejmującym zagadnienia związane z

przetwarzaniem i sterowaniem energii elektrycznej przy pomocy urządzeń zwanych

przekształtnikami. Źródłem energii elektrycznej jest najczęściej sieć przemysłowa prądu

przemiennego, ale mogą to być także inne źródła np: generator wiatrowy, bateria akumulatorów,

bateria fotoogniw itp. Energia elektryczna ze źródła powinna być przekształcona w taki sposób,

aby dopasować jej parametry do odbiornika. Przy zastosowaniu przekształtników można energię

elektryczną jednego rodzaju, charakteryzującą się liczbą faz m 1 , częstotliwością f 1 i napięciem u 1 ,

przekształcić w energię elektryczną drugiego rodzaju o liczbie faz m 2 , częstotliwości f 2 i napięciu

u 2 , Rys. 1.1.

Rys. 1.1. Podstawowe parametry charakteryzujące wejściową i wyjściową energię

elektryczną przekształtnika.

Podstawowe części przekształtnika to:

• transformator przekształtnikowy (nie zawsze stosowany) łączący

przekształtnik z siecią zasilającą,

• obwód prądowy przekształtnika (obwód mocy),

• obwody sterowania przekształtnika,

• obwody pomiarowe i pomocnicze.

Historycznie pierwszymi były przekształtniki elektromaszynowe, w których przekształcanie

energii elektrycznej odbywało się za pośrednictwem energii mechanicznej. Obecnie stosowane są

przekształtniki energoelektroniczne. Podstawowymi elementami obwodu prądowego

przekształtnika energoelektronicznego są półprzewodnikowe przyrządy mocy.

Przekształcanie energii elektrycznej w przekształtnikach opiera się na zjawisku komutacji

tj. na procesie przełączania prądu obciążenia pomiędzy wybranymi częściami obwodu

przekształtnika. Wykorzystywane są przy tym właściwości przyrządów półprzewodnikowych

pracujących jako łączniki. Zjawisko komutacji polega na tym, że łącznik w jednej gałęzi

przekształtnika przestaje przewodzić prąd, a łącznik w innej gałęzi przekształtnika ten prąd

przejmuje.

1. Wstęp do energoelektroniki

Rys. 1.2. Podstawowe części przekształtnika.

Ze względu na proces komutacji przekształtniki można podzielić na:

• przekształtniki z komutacją naturalną (zewnętrzną, sieciową), w których

komutacja jest powodowana przez zewnętrzną sieć zasilającą prądu przemiennego ( niekiedy

źródłem komutacji może być odbiornik),

• przekształtniki z komutacją wymuszoną (wewnętrzną), w których proces

komutacji jest realizowany za pomocą elementów wchodzących w skład przekształtnika.

Ze względu na postać przetwarzanej energii przekształtniki można podzielić na:

• przekształtniki prądu przemiennego na prąd stały, AC-DC, prostowniki,

• przekształtniki prądu przemiennego na prąd przemienny, AC-AC, przemienniki

częstotliwości

• przekształtniki prądu stałego na prąd stały, DC-DC, zasilacze impulsowe,

• przekształtniki prądu stałego na prąd przemienny, DC-AC, falowniki.

Prostowniki można podzielić na dwie grupy:

• niesterowane , dla których u 2 =const,

• sterowane , u 2 =var.

Obie grupy prostowników można podzielić na jednofazowe (jednopulsowe, dwupulsowe,

mostkowe), trójfazowe (gwiazdowe i mostkowe) oraz wielofazowe. Prostowniki są układami o

komutacji sieciowej. W prostownikach niesterowanych jako przyrządy półprzewodnikowe stosuje

się diody, prostowniki te nie wymagają układów sterowania. Energia elektryczna przepływa

wyłącznie od sieci AC do obwodu DC. W prostownikach sterowanych jako przyrządy

półprzewodnikowe są stosowane tyrystory. Możliwy jest przepływ energii od źródła AC do

odbiornika DC (prostownik) lub od odbiornika DC do źródła AC (falownik sieciowzbudny).

Przekształtniki AC-AC , przekształtniki prądu przemiennego są także układami o

komutacji sieciowej. Wyróżnia się dwie grupy układów :

• bezpośrednie przemienniki częstotliwości (cyklokonwertory), o zmiennej

częstotliwości i napięciu wyjściowym f 1 > f 2 , u 1 ≥ u 2 , są stosowane w regulowanych napędach

prądu przemiennego dużych mocy, umożliwiają dwukierunkowy przepływ energii,

• sterowniki napięcia przemiennego , o częstotliwości wyjściowej równej

częstotliwości wejściowej f 1 =f 2 , ale o sterowanym napięciu wyjściowym u 2 =var. Stosowane

powszechnie w układach jednofazowych i trójfazowych.

Przekształtniki DC-DC są układami o komutacji wewnętrznej, przekształtniki

impulsowe prądu (napięcia) stałego obejmują kilka grup układów, najważniejsze to dławikowe i

transformatorowe zasilacze prądu stałego.

Przekształtniki DC-AC , falowniki, to układy o komutacji wewnętrznej umożliwiające

sterowanie częstotliwości i napięcia wyjściowego f 2 =var, u 2 =var Mogą być zasilane ze źródła

napięcia stałego (falowniki napięcia) lub ze źródła prądu stałego ( falowniki prądu). Przez

połączenie falownika z prostownikiem uzyskuje się pośredni przemiennik częstotliwości.

Powszechne zastosowanie tych układów (trójfazowych) to sterowanie prędkości obrotowej

silników prądu przemiennego.

W niniejszym opracowaniu przedstawiono opis obwodów prądowych wybranych układów

przekształtników. Liczna i dostępna literatura dotycząca energoelektroniki pozwala na

uzupełnienie przedstawionych wiadomości o inne układy przekształtników oraz zagadnienia z nimi

związane.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: