Анализ полупроводниковых выпрямительных устройств

Содержание

Введение

1. Анализ полупроводниковых выпрямительных устройств

2. Силовая часть однофазного управляемого выпрямителя

2.1 Принципиальная схема силовой части

2.2 Расчет силовой схемы однофазного управляемого выпрямителя

2.3 Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя

3. Система управления однофазного лабораторного модуля

3.1 Функциональная схема системы управления

3.2 Принципиальная схема системы управления

3.3 Расчет функциональных узлов системы управления

3.3.1 Расчет параметров импульсов управления тиристорами

3.3.2 Источник синхронизирующих напряжений

3.3.3 Генератор линейно изменяющегося напряжения

3.3.4 Устройство сравнения

3.3.5 Формирователь длительности импульсов

3.3.6 Расчет выходного каскада системы управления тиристорами

Заключение

Список использованной литературы

Введение

 

Одним из ключевых направлений современной технической эволюции является развитие радиоэлектроники и использование ее в самых различных отраслях народного хозяйства и науки.

Создание новых электронных приборов и разработка прогрессивной технологии позволили успешно решить ряд сложных научно-технических задач и создать совершенную, надежную аппаратуру.

Дальнейшее повышение производительности труда во многом зависит от опережающего роста энерговооруженности труда, системы распределения и качества подводимой к приемникам электрической энергии.

Электрическая энергия вырабатывается в основном на переменном токе промышленной частоты. Это обусловлено простотой изготовления генераторов для его получения, обладающих большой надежностью, удобством преобразования переменного тока, простотой реализации для многих потребителей.

Вместе с тем наблюдается тенденция к повышению удельного веса электроэнергии, потребляемой на постоянном токе. Это связано с тем, что часть потребителей может работать только на постоянном токе. Другая часть потребителей имеет на постоянном токе лучшие характеристики и параметры.

Также все большее применение в различных отраслях народного хозяйства находят высокочастотные преобразователи, преобразующие напряжение промышленной частоты 50 Гц в высокочастотное.

На современном этапе научно-технического прогресса проблема преобразования энергии занимает ведущее место. Проблема преобразования энергии возникает при решении многих научно-технических задач в самых разнообразных отраслях народного хозяйства.

Это привело к тому, что стало уделяться большое внимание интенсивной разработке и внедрению мощных преобразователей переменного тока. В настоящее время для этой цели почти исключительно применяются полупроводниковые преобразователи электрической энергии, работающие на базе полупроводниковых вентилей.

Отечественная промышленность освоила выпуск серий кремниевых диодов, обычных и с контролируемым лавинообразованием и тиристоров различного целевого назначения (общепромышленных, высоковольтных и высокочастотных). Силовые кремниевые диоды и тиристоры отечественного производства обладают высокой надежностью в эксплуатации, обеспечивают параметры по току 10…1250 А и до нескольких киловольт по напряжению, стабильно сохраняют рабочие характеристики при температуре до 125… 140 ^оС.

Освоение промышленного выпуска кремниевых диодов и тиристоров позволяет создавать преобразователи с регулируемыми выходными параметрами для различных отраслей народного хозяйства. Эти агрегаты обладают высоким коэффициентом полезного действия, высоким быстродействием, широким диапазоном регулирования, небольшими габаритами, простотой обслуживания и экономичностью в эксплуатации.

Указанные качества тиристорных преобразователей делают их весьма перспективными устройствами для питания систем электроприводов постоянного тока с плавным регулированием частоты вращения в широком диапазоне, позволяют повысить качество подводимой к приемникам электроэнергии.

полупроводниковое выпрямительное устройство однофазный

Силовая часть однофазного управляемого выпрямителя

Выбор типа вентилей

1) Среднее значение тока вентиля

где К _TB - коэффициент схемы. Для данной схемы К _TB = 0.5.

2) Классификационное значение предельного тока вентиля, указываемое в справочниках, определяется по формуле

 

 

где К_ЗТ - коэффициент запаса по току, выбираемый исходя из надежности работы вентиля и с учетом пусковых токов.

Обычно К_ЗТ = 1,25.

После подстановки численных значений получим

 

 

) Максимальная величина обратного напряжения, прикладываемого к вентилю, определяются по формуле

 

 

где К _HB - коэффициент схемы, для мостового однофазного выпрямителя К _HB =1,41;

 

.

 

Повторяющееся напряжение, определяющее класс вентиля, выбирается с запасом

U _П ³ U _ВМ / K _ЗН,

где К_ЗН - коэффициент запаса по напряжению. Рекомендуется принимать К_ЗН = 0,8.

U _п ³ 155,1/ 0,8 =193,875B.

 

На основании полученных соотношений по справочнику выбираем оптотиристор ТО125-12,5 четвертого класса по напряжению.

Основные параметры выбранного тиристора приведены в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1

Тип прибора	Iа. ср, А	U0,В	RД, мОм	UУ0,В	IУ0,А	tВКЛ, мкс	RT, °С/Вт
ТО125-12,5	12,5	0,92	13,4	3	0,1	10	1,5

 

Устройство сравнения

Выбор схемы узла сравнения зависит от типа используемого ГЛИН (источник тока или напряжения) и точности фиксирования момента равенства опорного и управляющего напряжений. Наибольшее распространение получили устройства сравнения на транзисторах и на интегральных операционных усилителях. В качестве устройств сравнения можно использовать компараторы.

Отметим положительные качества, получаемые в результате применения интегральных операционных усилителей в качестве устройств сравнения:

высокая точность фиксирования момента равенства сравниваемых напряжений;

возможность сравнивания большого числа входных сигналов;

высокое входное сопротивление, что позволяет использовать управляющие источники малой мощности.

В качестве сравнивающего устройства применяем операционный усилитель типа К553 УД1.

Заключение

 

Широкое применение в промышленности находят нереверсивные ведомые сетью преобразователи постоянного напряжения на базе тиристорных управляемых выпрямителей. Наиболее часто встречающаяся область их применения - электроприводы постоянного тока, предназначенные для управления скоростными режимами поточных линий и отдельных машин различных производств. Преобразователи обеспечивают возможность построения нереверсивных электроприводов постоянного тока с обратной связью по скорости или ЭДС двигателя.

Управление тиристорами преобразователей осуществляется посредством системы импульсно-фазового управления (СИФУ), предназначенной для генерирования и формирования управляющих импульсов определенной формы и длительности, распределения их по фазам и изменения момента подачи на управляющие электроды вентилей преобразовательного установки. В настоящее время проявляется тенденция к унификации СИФУ различных устройств.

Список использованной литературы

 

1 Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учеб. пособие. - Ростов н/Д: изд-во "Феникс", 2000. - 448с.

. Розанов Ю.К. Силовая электроника: учебник для вузов / Рябчицкий М.В., Кваснюк А. А.; 2-е изд., стер. - М.: МЭИ, 2009. - 632 с.

. Шкарупин А.Я. Методические указания к курсовому проекту по теме "Управляемый выпрямитель на тиристорах" / Юж. - Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2009. - 15 с.

. Шкарупин А.Я. Расчёт систем управления тиристорами: Методические указания к курсовому проекту по преобразовательной технике. / Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2009. - 20 с.

. Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Недошивин Р.П. Силовые полупроводниковые приборы: Справ. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 400с.

. Справочник по интегральным микросхемам / Б.В. Тарабрин, С.В. Якубовский, Н.А. Барканов и др.; Под ред. Б.В. Тарабрина. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1981. - 816 с.

. Диоды, тиристоры, транзисторы и микросхемы широкого применения. Справочник. / Б.Ф. Бессарабов, В.Д. Федюк, Д.В. Федюк. Воронеж: ИПФ "Воронеж", 1994. - 720 с.

Содержание

Введение

1. Анализ полупроводниковых выпрямительных устройств

2. Силовая часть однофазного управляемого выпрямителя

2.1 Принципиальная схема силовой части

2.2 Расчет силовой схемы однофазного управляемого выпрямителя

2.3 Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя

3. Система управления однофазного лабораторного модуля

3.1 Функциональная схема системы управления

3.2 Принципиальная схема системы управления

3.3 Расчет функциональных узлов системы управления

3.3.1 Расчет параметров импульсов управления тиристорами

3.3.2 Источник синхронизирующих напряжений

3.3.3 Генератор линейно изменяющегося напряжения

3.3.4 Устройство сравнения

3.3.5 Формирователь длительности импульсов

3.3.6 Расчет выходного каскада системы управления тиристорами

Заключение

Список использованной литературы

Введение

 

Одним из ключевых направлений современной технической эволюции является развитие радиоэлектроники и использование ее в самых различных отраслях народного хозяйства и науки.

Создание новых электронных приборов и разработка прогрессивной технологии позволили успешно решить ряд сложных научно-технических задач и создать совершенную, надежную аппаратуру.

Дальнейшее повышение производительности труда во многом зависит от опережающего роста энерговооруженности труда, системы распределения и качества подводимой к приемникам электрической энергии.

Электрическая энергия вырабатывается в основном на переменном токе промышленной частоты. Это обусловлено простотой изготовления генераторов для его получения, обладающих большой надежностью, удобством преобразования переменного тока, простотой реализации для многих потребителей.

Вместе с тем наблюдается тенденция к повышению удельного веса электроэнергии, потребляемой на постоянном токе. Это связано с тем, что часть потребителей может работать только на постоянном токе. Другая часть потребителей имеет на постоянном токе лучшие характеристики и параметры.

Также все большее применение в различных отраслях народного хозяйства находят высокочастотные преобразователи, преобразующие напряжение промышленной частоты 50 Гц в высокочастотное.

На современном этапе научно-технического прогресса проблема преобразования энергии занимает ведущее место. Проблема преобразования энергии возникает при решении многих научно-технических задач в самых разнообразных отраслях народного хозяйства.

Это привело к тому, что стало уделяться большое внимание интенсивной разработке и внедрению мощных преобразователей переменного тока. В настоящее время для этой цели почти исключительно применяются полупроводниковые преобразователи электрической энергии, работающие на базе полупроводниковых вентилей.

Отечественная промышленность освоила выпуск серий кремниевых диодов, обычных и с контролируемым лавинообразованием и тиристоров различного целевого назначения (общепромышленных, высоковольтных и высокочастотных). Силовые кремниевые диоды и тиристоры отечественного производства обладают высокой надежностью в эксплуатации, обеспечивают параметры по току 10…1250 А и до нескольких киловольт по напряжению, стабильно сохраняют рабочие характеристики при температуре до 125… 140 ^оС.

Освоение промышленного выпуска кремниевых диодов и тиристоров позволяет создавать преобразователи с регулируемыми выходными параметрами для различных отраслей народного хозяйства. Эти агрегаты обладают высоким коэффициентом полезного действия, высоким быстродействием, широким диапазоном регулирования, небольшими габаритами, простотой обслуживания и экономичностью в эксплуатации.

Указанные качества тиристорных преобразователей делают их весьма перспективными устройствами для питания систем электроприводов постоянного тока с плавным регулированием частоты вращения в широком диапазоне, позволяют повысить качество подводимой к приемникам электроэнергии.

полупроводниковое выпрямительное устройство однофазный

Анализ полупроводниковых выпрямительных устройств

 

Современные полупроводниковые выпрямительные устройства, как правило, имеют системы автоматического регулирования выходных электрических параметров. При использовании для выпрямителей большой мощности тиристоров системы управления получаются довольно сложными. Кроме того, надежность управляемых полупроводниковых вентилей ниже, чем диодов, а стоимость выше. Эти причины заставляют в ряде случаев отказаться от применения тиристоров и изыскивать возможность регулирования выпрямленного напряжения выпрямителей, выполненных на диодах.

Выпрямленное напряжение выпрямителя на диодах можно регулировать: на стороне постоянного тока - при помощи реостата или потенциометра; на стороне переменного тока: а) изменением подведенного к выпрямителю переменного напряжения (переключением под нагрузкой отпаек трансформатора или автотрансформатора, питающего выпрямитель, а также плавным изменением подводимого к выпрямителю напряжения при помощи трансформаторов с подвижными катушками или выдвижными сердечниками); б) использованием дросселей насыщения, подмагничиваемых постоянным током; при этом дроссели насыщения могут быть выполнены в виде отдельных устройств либо сам трансформатор может содержать насыщаемый постоянным током сердечник.

Отдельную область представляет регулирование выпрямленного напряжения с помощью управляемых вентилей - тиристоров, которое можно осуществить несколькими способами:

) регулирование путем изменения параметров вентилей, входящих непосредственно в выпрямитель;

) регулирование параметров вентилей, включенных в первичную обмотку трансформатора;

) широтно-импульсное регулирование на стороне постоянного тока.