Перечень тем практические занятия

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»

А.А. МАРТЫНОВ

 

СИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

 

Учебно-методическое пособие к проведению практических занятий

 

Санкт-Петербург

 

2018 г

 

 

УДК 62-83.681.513.3

М29 А.А. Мартынов.

Силовая электроника: учебно-методическое пособие к проведению практических занятий. / А.А. Мартынов. СПб.: ГУАП, 2018. 191 с.: ил.

Рецензент: кандидат технических наук Бураков М.В.;

 

 

Методические указания к проведению практических занятий являются неотъемлемой частью учебно-методического обеспечения изучаемой дисциплины и должны способствовать реализации трех основных функций практических занятий – познавательной, развивающей и воспитательной.

Методические указания к проведению практических занятий предназначены для студентов очной и заочной форм обучения, изучающих курсы «Силовая электроника», «Полупроводниковые преобразователи электрической энергии», «Основы преобразовательной техники», «Энергетическая электроника», «Преобразовательные устройства систем управления», «Преобразовательная техника» и «Электромеханические и полупроводниковые преобразователи электрической энергии».

Методические указания содержат методические материалы, необходимые для подготовки и проведения практических занятий по перечисленным выше курсам.

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Практическое занятие является одной из основных форм организации учебного процесса, заключающейся в выполнении обучающимися под руководством преподавателя комплекса учебных заданий с целью усвоения научно-теоретических основ учебной дисциплины, приобретения умений и навыков, опыта творческой деятельности.

Целью практических занятий для обучающихся является формирование устудентов аналитического, творческого мышления путем приобретения навыков практической деятельности по изучаемой дисциплине. Планируемые результаты при освоении обучающимися практических занятий:

- закрепление, углубление, расширение и детализация знаний, полученных в процессе лекционного обучения и самостоятельной работы;

- развитие познавательных способностей, самостоятельности мышления, творческой активности;

- овладение новыми методами и методиками расчета и исследования полупроводниковых преобразователей;

- выработка способности логического осмысления полученных знаний для выполнения заданий;

- обеспечение рационального сочетания коллективной и индивидуальной форм обучения;

- обеспечение студентам условий для проверки уровеня освоения полученных знаний;

- обеспечение преподавателю условий и возможностей контролировать уровень и эффективность самостоятельной работы студентов.

 

При проведении практических занятий основное внимание уделяется формированию у студентов конкретных умений и навыков, что и определяет содержание деятельности студентов на практических занятиях - решение задач, освоение и уточнение методик и методов расчета полупроводниковых преобразователей.

При подготовке к практическим занятиям студенты должны, используя конспекты лекций, методические указания, рекомендованную литературу по теме практического занятия, изучить методику решения задачи и подготовиться к ответу на контрольные вопросы.

При решении каждой задачи студенты производят выбор стандартных полупроводниковых элементов, трансформаторов, конденсаторов и дросселей, параметры которых определены в процессе расчета. Для удобства студентов в учебном пособии приведены справочные данные по этим элементам.

Каждый студент должен иметь индивидуальную рабочую тетрадь, в которую заносит результаты выполнения каждого пункта задания (схемы, диаграммы, графики, таблицы, результаты расчетов, ответы на вопросы пунктов задания и т.п.).

За 10 мин до окончания занятия преподаватель проверяет объем выполненной на занятии работы и отмечает результат в рабочем журнале.

Оставшиеся невыполненными пункты задания практического занятия студент обязан доделать самостоятельно.

После проверки рабочей тетради преподаватель может проводить устный или письменный опрос студентов для контроля усвоения ими основных теоретических и практических знаний по теме занятия (студенты должны знать смысл полученных ими результатов и ответы на контрольные вопросы). По результатам проверки рабочей тетради и опроса выставляется оценка за практическое занятие.

 

В таблице 1 приведены 20 тем практических занятий и их трудоемкость для дисциплин:

«Силовая электроника», «Полупроводниковые преобразователи электрической энергии», «Основы преобразовательной техники», «Энергетическая электроника», «Преобразовательные устройства систем управления», «Преобразовательная техника» и «Электромеханические и полупроводниковые преобразователи электрической энергии».

С целью облегчения работы преподавателей и студентов материалы практических занятий разбиты на 3 модуля:

Модуль 1- Выпрямители -6 тем;

Модуль 2 – Инверторы -7 тем;

Модуль 3 - Вторичные источники питания -7 тем.

Каждый модуль включает в себя темы по основным разделам перечисленных выше учебных дисциплин.

Перечень тем практических занятий и их трудоемкость для любой из перечисленных выше дисциплин подбирается преподавателем в соответствии с программой этой дисциплины.

 

ВЫПРЯМИТЕЛИ

 

Практические занятия этого модуля проводятся по разделам курса: «Тиристорные выпрямители» и «Активные выпрямители напряжения»

Содержание этих разделах изложено в [1], [4] и в конспектах лекций.

 

ИНВЕРТОРЫ

Практические занятия этого модуля проводятся по разделам курса:

«Зависимый инвертор», «Инверторы тока» и «Инверторы напряжения»

Содержание этих разделах изложено в [1] (Зависимый инвертор) и в [2], а также в конспектах лекций.

 

Расчет трансформатора

Для расчета трансформатора необходимо определить установленную (расчетную) мощность трансформатора, S _тр:

-для схем рис.11, рис.13 и рис.14

S _тр =(U _{1 N} I _{1 N} + U _{2 N} I _{2 N} ) / 2; (128)

- для схемы рис.12

S _тр =(2 U _{1 N} I _{1 N} + U _{2 N} I _{2 N} ) / 2. (129)

Определим сечение сердечника трансформатора, S _c, воспользовавшись рекомендациями, изложенными в [3].

 

(130)

 

Постоянный коэффициент С может быть принят равным: 0,5 – для трансформаторов стержневого типа с круглыми катушками; 0,7 – для трансформаторов броневого типа. Коэффициент α=G_c/G_м,

где G_c – вес стали сердечника, а G_м – вес меди обмоток.

При минимуме стоимости трансформатора α=4,5 – 5,5.

При минимуме веса трансформатора коэффициент α следует принимать равным от 2 до 3.

В– индукция в сердечнике трансформатора. При рабочей частоте f равной 50 Гц значение индукции следует принимать равной 1,1 – 1,2 Тл, а при рабочей частоте f равной 400 Гц значение индукции следует принимать равной 0,8 – 0,9 Тл.

Значение плотности тока j в обмотках трансформатора следует принимать в зависимости от мощности трансформатора. При мощности трансформатора до 100 Вт плотность тока может быть принята в пределах 4,5 – 3,5 А/мм², при мощности трансформатора от 100 Вт до 300 Вт плотность тока может быть принята в пределах от 3,5 до 2,5 А/мм². При мощности трансформатора более 300 Вт плотность тока следует брать 2 А/мм².

 

Например, для трансформатора с рабочей частотой 50 Гц и мощностью 200 Вт можно принять параметры равными:

С =0,7; α =2,0; В =1,1 Тл; j =2,5 А/мм².

Коэффициент С принят равным 0,7, поскольку трансформатор удобнее (технологичнее) выполнять на сердечнике с ленточным магнитопроводом типа ШЛ, который имеет броневую конструкцию.

 

Определим число витков первичной обмотки, W ₁:

W ₁ = U ₁/(4 BS _c f). (131)

Округляем до целого числа.

Число витков вторичной обмотки, W ₂:

W ₂ = W ₁/ k _тр.

Округляем до целого числа

Уточним величину коэффициента трансформации:

k _тр = W ₁/ W ₂.

Сечение провода первичной обмотки, q ₁:

q ₁ = I _{1 N} / j,

где j - плотность тока в обмотке.

Сечение провода вторичной обмотки, q ₂:

q ₂ = I _{2 N} / j.

Провода для обмоток выбираем по справочным данным, приведенным в

таблице 52.

Определим коэффициент заполнения окна трансформатора:

-для схем рис.11, рис.13 и рис.14:

k _зап=(q ₁ W ₁+ q ₂ W ₂)/ S _ок; (132)

-для схемы рис.12

k _зап=(2 q ₁ W ₁+ q ₂ W ₂)/ S _ок. (133)

Коэффициент заполнения окна трансформатора не должен превышать 0,3, т.е. k _зап≤0,3.

ВТОРИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Практические занятия этого модуля проводятся по разделам курса:

«Однотактные преобразователи постоянного напряжения», «Двухтактные преобразователи постоянного напряжения», «Прямоходовые и обратноходовые однотактные преобразователи»

Содержание этого модуля изложено в [3] и в конспектах лекций.

 

3.1. Основные параметры, характеризующие работу однотактного преобразователя постоянного напряжения с последовательным ключевым элементом ОППН-I

 

На рис.16 приведена схема ОППН-I с обратной связью по напряжению.

 

 

Рис.16. Схема ОППН-I с обратной связью по напряжению

 

Расчет параметров диода.

Средний ток диода I_VD = I _нг.

Напряжение на диоде: U_{VD обр max} = U _{нг N} + Δ U _кэ.нас. (204)

Выбираем диод с учетом коэффициентов запаса по току k _з.т=2 и напряжению k _з.н=2.

Параметры выбранного диода: I_{VD N}; U_{VD обр max}; Δ U _{в. пр}.

 

Внешние характеристики преобразователя в режиме непрерывного тока. при учете конечного сопротивления схемы R _сх:

U _нг=(U _вх- Δ U_RL - Δ U _в.пр)(1- D_N)/[(1- D_N)²+(R _сх/ R _нг)]. (205)

Регулировочная характеристика ОППН-II представляет собой зависимость U _нг= f (D) при U _вх=const и R _нг= R _нгN и R _сх = R _L рассчитывается по формуле (206):

 

U _нг=(U _вх- Δ U_RL - Δ U _в.пр)(1- D)/[(1- D)²+(R _сх/ R _нг)]. (206)

Выбор транзистора

Транзистор выбираем по максимальному (амплитудному) значению тока стока (или коллектора) и максимальному напряжению сток-исток (или коллектор-эмиттер). Ранее без учета наличия всплеска импульса тока было определено максимальное значение тока первичной обмотки трансформатора I _1m.

С учетом коэффициента запаса по току k _з.т=2 ток стока транзистора I _{ст N} должен быть не менее 2 I _1m.

Максимальное напряжение транзистора сток-исток U _с-и определим по формуле

U _{с-и max} = U _{вх max} /(1- D _min). (278)

С учетом коэффициента запаса по напряжению, k _з.н=2, транзистор необходимо выбирать на напряжение не менее 2 U _{с-и max}.

Транзистор выбираем по справочным данным, приведенным в таблицах 63-65.

Учитывая, что рабочая частота f _p принята равной 50 000 Гц, необходимо выбирать транзистор MOSFET, параметры которого необходимо записать:

U _c-иN; I _{ст max}; R _нас.

Суммарное время включения и выключения транзистора (t _вкл + t _выкл).

Тепловое сопротивление переход-исток транзистора, R _п-и.

Выбор диодов VD 1 и VD 2

Выбор диода VD 1 проводим по среднему значению импульса тока вторичной обмотки трансформатора I _2ср = I _2m D _max с учетом коэффициента запаса по току k _з.т=2, и максимальному обратному напряжению.

Амплитудное значение обратного напряжения на диоде VD 1 определяется напряжением, прикладываемым к нему на интервале паузы:

U _{обр m} = (U _{нт N} +Δ U _в.пр+Δ U_RL)/ D _min. (279)

 

Выбор диода VD 2 проводим по среднему значению тока, протекающего по обмотке дросселя на интервале паузы t _п= T - t _и. При D _max=0,5 этот ток равен току, протекающему по обмотке дросселя на интервале импульса t _и:

I_{VD 2 ср}= I _{нг N} (1- D _max). (280)

Максимальное обратное напряжение на диоде VD 2 появляется на интервале импульса и равно амплитуде напряжения вторичной обмотки на интервале импульса:

U_{VD 2 обр}= U _2m= U _{вх max}/ k _тр (281)

Диод VD 2 также необходимо выбирать c учетом коэффициента запаса по напряжению k _з.н=2 и коэффициента запаса по току k _з.т=2._.

Диоды VD 1 и VD 2 выбираем по справочным данным, приведенным в таблице 54.

Выбор диода

Среднее значение тока, протекающего через диод, равно среднему значению тока нагрузки I _в.ср= I _нг.

Максимальное обратное напряжение на закрытом диоде равно напряжению нагрузки: U _{обр max} = U _нг.

Выбираем диод с по запасом току и напряжению: k _з.т=2 и k _з.н=2.

Диод выбираем по справочным данным, приведенным в таблице 54.

 

Дроссели высокочастотные

Диапазон рабочей частоты до 150 кГц

 

Наименование	L, мкГн	I об N, А	R об•10-3, Ом
Размер LCI-20
РЕ-53802S		0,16	2,8
РЕ-53803S		0,20	1,8
РЕ-53804S		0,25	1,5
РЕ-53805S		0,30	1,0
РЕ-53807S		0,45	0,62
Размер LCI-30
РЕ-53809S		0,25	2,2
РЕ-53811S		0,38	1,2
РЕ-53812S		0,43	0,8
РЕ-53813S		0,56	0,5
РЕ-53815S		0,84	0,2
РЕ-53816S		1,02	0,1
Размер LCI-37
РЕ-53809S		0,44	0,9
РЕ-53818S		0,54	0,6
РЕ-53819S		0,67	0,4
РЕ-53820S		0,82	0,3
РЕ-53821S		1,00	0,2
РЕ-53822S		1,20	0,1
РЕ-53823S		1,48	0,1
РЕ-53824S		1,81	0,06
Размер LCI-44
РЕ-53826S		0,68	1,0
РЕ-53827S		0,83	0,6
РЕ-53828S		1,02	0,4
РЕ-53829S		1,26	0,3
РЕ-53830S		1,54	0,2
РЕ-53831S		1,87	0,13
РЕ-53932S		2,24	0,1
РЕ-53933S		2,74	0,07
РЕ-53934S		3,0	0,05
Размер HCI-68
РЕ-53935S		1,50	0,23
РЕ-54036S		1,81	0,18
РЕ-54037S		2,22	0,10
РЕ-54038S		2,70	0,09
РЕ-54039S		3,0	0,08
Размер LCI-50
РЕ-54041S		3,0	0,04
Размер HCI-68
РЕ-54044S		3,0	0,08

 

Таблица 48

Размеры дросселей типа LCI и HCI в мм

Наименование	Размеры, мм	Высота h, мм
А	В
LCI-20	8,64	8,64	6,86
LCI-30	11,05	11,18	9,14
LCI-37	14,35	14,48	9,14
LCI-44	15,34	15,75	9,91
LCI-50	17,02	17,78	9,91
HCI-68	23,87	23,87	10,16

 

 

Таблица 49

 

Дроссели типа Д

 

Обозначение дросселя	L, Гн	I об., А	U доп.д.з.пер.сост.напр, В на частоте 5 кГц	R об, Ом
Д301	0,0004	1,6	2,52	0,1
Д302	0,0008	1,1	3,36	0,18
Д307	0,0004	2,2	3,1	0,19
Д308	0,0004	1,6	4,2	0,33
Д313	0,0004	3,2	3,82	0,13
Д314	0,0008	2,2	5,72	0,24
Д320	0,0004	4,5	6,02	0.082
Д321	0,0008	3,2	8,36	0,162
Д328	0,0004	6,3	7,92	0,056
Д336	0,0004		11,52	0.032
Д337	0.0008	6,3	15,84	0,075
Д338	0,006	2,2	48,8	0,83
Д339	0,0125	1,6	66,2	1,2
Д344	0,0004	12,5		0,045
Д345	0,0008		21,6	0,097
Д346	0,006	3,2		0,69
Д352	0,0004		21,6	0.014
Д353	0,0008	12,5	30,2	0,03
Д354	0,006	4,5		0,31
Д360	0,0004		28,8	0,0076
Д362	0,006	6,3		0,284
Д363	0,0125	4,5		0,45
Д364	0,112	1,6		2,52
Д369	0,00125		86,4	0,026

 

Примечание: Дроссели типа Д, рассчитанные на рабочий диапазон частот переменной составляющей от 5 кГц до 50 кГц, с индуктивностью от 0,0001 до 0,2 Гн и постоянной составляющей тока подмагничивания от 0,07 до 50 А предназначены для работы в источниках питания напряжением до 250 В. При параллельном соединении обмоток дросселя сопротивление и индуктивность уменьшаются в 4 раза, а ток увеличивается в 2 раза.

 

Справочные данные по диодам

Таблица 53

Параметры диодов типа ДЛ и ДЧ

Тип вентиля Параметр	ДЛ112-10 ДЛ112-16 ДЛ112-25	ДЛ122-32 ДЛ122-40	ДЛ132-50 ДЛ132-63 ДЛ132-80
Макс. обр. напр., U В.обр.max, В	400-1500	400-1500	400-1500
Доп. средний ток, I В.СР., А	10,16,25	32,40	50,63,80
Ударный неповторяющийся ток, I уд.max, А	230, 270, 300	440,550	1100,1200,1320
Действующ. прямой ток, А	15,25,39	50,62	78,98,125
Пороговое напряжение, В	0,92	0,87	0,85
Диффер. сопрот., R В.диф., мОм	15,2; 9,3; 5,7	5,3; 3,85	3,4;2,6; 2,0
Время обратного восстановления, t обр.восст., мкс	5,9;6,3;6,7	7,1;7,2	9,3;9,8;10,2
Вероятность безотк. работы за 1000 часов	0,999	0,999	0,999
Тип охладителя	0111-60	0221-60	0231-80
Тип вентиля Параметр	ДЛ161-200	ДЛ171-320	ДЛ133-500
Макс. обр. напр., U В.обр.max, В	400-1400	400-1400	400-1400
Доп. средний ток, I В.СР., А
Ударный неповторяющийся ток, I уд.max, кА	6,0	8,2	8,0
Действующ. прямой ток, А
Пороговое напряжение, В	0,92	0,87	0,85
Диффер. сопрот.,RВ.диф., мОм	0,7	0,5	0,5
Время обратного восстановления, t обр.восст., мкс
Вероятность безотк. работы за 25000ч.	0,98	0,98	0,97
Тип охладителя	0171-80	0181-110	0141-150
Диоды частотные	ДЧ151-80 ДЧ151100	ДЧ161-125 ДЧ161-160	ДЧ171-250 ДЧ171-320
Макс. обр. напр., U В.обр.max, В	500-1400	500-1400	400-1400
Доп. средний ток, I В.СР. А	80; 100	125; 160	250;320
Ударный неповторяющийся ток, I уд.max, кА	2,7; 3,0	5,0; 5,5	8,8; 10,0
Действующ. прямой ток, А	126; 157	196;251	393;502
Пороговое напряжение, В	1,2; 1,06	1,2; 1,05	1,2;1,05
Диффер. сопрот., R В.диф., мОм	3,3; 1,7	1,87; 0,86	1,3; 0,65
Время обратного восстановления, t обр.восст., мкс	1,6-2,5	2,0-3,2	2,5-3,2
Вероятность безотк. работы за 10000 часов	0,99	0,99	0,99
Тип охладителя	0151-80	0161-80	0181-110

 

Таблица 54. Параметры диодов Шотки

Параметры Тип вентиля	U обр., В	I в.ср.N, А	∆ U в.пр.,В	I ут.m,A	I имп. пр., А	t восст., нс
19TQ015/IR			0,36	0,5
MBR735/ Taw		7,5	0,57	0,1
MBR745/ Taw		7,5	0,57	0,1
MBR760/ Taw		7,5	0,57	0,1
MBR1045/ IR			0,57	0,1
MBR1645/ IR			0,57	0,2
8TQ080/IR			0,72	0,55
8TQ100/IR			0,72	0,55
12TQ045/IR			0,56	1,75
20TQ045/IR			0,57	2,70
1N5818		1,0	0,45	1,0
1N5822		3,0	0,525	2,0
SR360		3,0	0,75	3,0
SR560		5,0	0,70	5,0
SR860		8,0	0,75	5,0
Параметры Тип вентиля	U обр., В	I в.ср.N, А	∆ U в.пр.,В	I ут.m,A	I имп. пр.,А	t восст., нс
SF12		1,0	0,95	0,005
SF22		2,0	0,95	0,005
SF34		3,0	0,95	0,005
SF54		5,0	0,95	0,005
SF164		16,0	0,975	0,01
SF302		30,0	0,975	0,01
SF304		30,0	0,975	0,01
SF18		1,0	1,25	0,005
IDB04Е120		4,0	0,95	0,005
IDB09Е120		9,0	0,95	0,005
IDB12Е120		12,0	0,95	0,005
HER204		2,0	1,3	5·10-6
HER205		2,0	1,3	5·10-6
HER206		2,0	1,7	5·10-6
HER207		2,0	1,7	5·10-6
HER303		3,0	1,0	10·10-6
HER304		3,0	1,3	10·10-6

Библиографический список

1.Мартынов А.А. Силовая электроника. Часть I. Выпрямители и регуляторы переменного напряжения. ГУАП. СПб. 2011. 186с.

2.Мартынов А.А. Силовая электроника. Часть II. Инверторы и преобразователи частоты. ГУАП. СПб.2012. 144с.

3. Мартынов А.А.. Проектирование импульсных полупроводниковых преобразователей постоянного напряжения в постоянное напряжение: учеб. пособие/А.А. Мартынов. СПб.: СПбГУАП, 2011. 216 с.: 4.Мартынов А.А. Проектирование вторичных источников питания. СПГУАП, 2000г.-107с.

5. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника: монография / В.И. Мелешин. - М.:Техносфера, 2005. - 628 с.: ил. - (Мир электроники). - ISBN 5-94836-051-2; То же [Электронный ресурс]. - URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=27379

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение …………………………………………………………… 3

1.ВЫПРЯМИТЕЛИ………. 6

1.1.Основные параметры, характеризующие работу тиристорных выпрямителей

1.2.Тема практического занятия №1 – Расчет параметров

неуправляемого выпрямителя с сетевым трансформатором

и выбор элементов выпрямителя…………………………… 16

 

1.3.Тема практического занятия №2 – Расчет коэффициента пульсаций выходного напряжения управляемого выпрямителя………. 20

1.4.Тема практического занятия №3 – Расчет параметров сглаживающих фильтров………………………. 23

 

1.5.Тема практического занятия №4 – Расчет энергетических

показателей управляемых выпрямителей …………………….. 26

1.6.Тема практического занятия №5 – Расчет регулировочных и

внешних характеристик управляемых выпрямителей…30

1.7.Основы методики расчета параметров активного выпрямителя 33

1.8. Тема практического занятия №6- Методика расчета активного выпрямителя напряжения…. 49

2.ИНВЕРТОРЫ ……………………………………………… 53 2.1. Основные параметры, характеризующие работу зависимых

инверторов….. 53

2.2.Тема практического занятия №7- Методика расчета зависимого

инвертора………………….. 57

2.3. Основные параметры, характеризующие работу инвертора тока последовательного типа в резонансном режиме…… 60

2.4.Тема практического занятия №8- Методика расчета однофазного резонансного инвертора…………….. 68 2.5.Основные параметры, характеризующие работу однофазных

инверторов напряжения…….. 72

2.6.Тема практического занятия №9- Методика расчета однофазного одноплечевого инвертора напряжения……. 85

2.7.Тема практического занятия №10- Методика расчета однофазного инвертора напряжения с выводом нулевой точки первичной обмотки трансформатора ………………… 88

2.8. Тема практического занятия №11- Методика расчета

однофазного полномостового инвертора напряжения…… 92

2.9. Тема практического занятия №12- Методика расчета

однофазного полумостового инвертора напряжения…… 95

2.10.Основные параметры, характеризующие работу трехфазного

инвертора напряжения……………………….. 98

2.11. Тема практического занятия №13- Методика расчета трехфазного инвертора напряжения…. 101 3.ВТОРИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ…… 103

3.1.Основные параметры, характеризующие работу однотактного преобразователя постоянного напряжения с последовательным

ключевым элементом ОППН-I… 103

3.2. Тема практического занятия №14- Методика расчета

стабилизатора напряжения постоянного тока, выполненного по схеме однотактного преобразователя постоянного напряжения с

последовательным ключевым элементом (ОППН-I)…… 111

3.3. Основные параметры, характеризующие работу однотактного преобразователя постоянного напряжения с параллельным ключевым элементом ОППН-II…………………… 114

3.4. Тема практического занятия №15- Методика расчета

стабилизатора напряжения постоянного тока, выполненного по схеме однотактного преобразователя постоянного напряжения с

параллельным ключевым элементом (ОППН-II)……. 118

3.5. Основные параметры, характеризующие работу двухтактного преобразователя постоянного напряжения, выполненного по схеме с выводом нулевой точки первичной обмотки трансформатора, ДППН-I 121

3.6. Тема практического занятия №16- Методика расчета

двухтактного преобразователя постоянного напряжения, выполненного по схеме с выводом нулевой точки первичной обмотки трансформатора,

ДППН-I…… 127

3.7. Основные параметры, характеризующие работу двухтактного преобразователя постоянного напряжения, выполненного по

полномостовой схеме, ДППН-II……. 131

3.8. Тема практического занятия №17- Методика расчета

полномостовой схемы двухтактного преобразователя постоянного напряжения, ДППН-II……. 138

3.9. Основные параметры, характеризующие работу двухтактного преобразователя постоянного напряжения, выполненного по

полумостовой схеме, ДППН-III……. 141

 

3.10. Тема практического занятия №18- Методика расчета

полумостовой схемы двухтактного преобразователя постоянного напряжения, ДППН-III…… 146

3.11.Основные параметры, характеризующие работу однотактного прямоходового преобразователя ОПП……. 149

3.12. Тема практического занятия №19- Методика расчета

однотактного прямоходового преобразователя, ОПП…… 156

3.13.Основные параметры, характеризующие работу однотактного обратноходового преобразователя ООП…… 158

3.14. Тема практического занятия №20- Методика расчета

однотактного обратноходового преобразователя, ООП…… 165

 

4.СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ПО ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ…… 168

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»

А.А. МАРТЫНОВ

 

СИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

 

Учебно-методическое пособие к проведению практических занятий

 

Санкт-Петербург

 

2018 г

 

 

УДК 62-83.681.513.3

М29 А.А. Мартынов.

Силовая электроника: учебно-методическое пособие к проведению практических занятий. / А.А. Мартынов. СПб.: ГУАП, 2018. 191 с.: ил.

Рецензент: кандидат технических наук Бураков М.В.;

 

 

Методические указания к проведению практических занятий являются неотъемлемой частью учебно-методического обеспечения изучаемой дисциплины и должны способствовать реализации трех основных функций практических занятий – познавательной, развивающей и воспитательной.

Методические указания к проведению практических занятий предназначены для студентов очной и заочной форм обучения, изучающих курсы «Силовая электроника», «Полупроводниковые преобразователи электрической энергии», «Основы преобразовательной техники», «Энергетическая электроника», «Преобразовательные устройства систем управления», «Преобразовательная техника» и «Электромеханические и полупроводниковые преобразователи электрической энергии».

Методические указания содержат методические материалы, необходимые для подготовки и проведения практических занятий по перечисленным выше курсам.

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Практическое занятие является одной из основных форм организации учебного процесса, заключающейся в выполнении обучающимися под руководством преподавателя комплекса учебных заданий с целью усвоения научно-теоретических основ учебной дисциплины, приобретения умений и навыков, опыта творческой деятельности.

Целью практических занятий для обучающихся является формирование устудентов аналитического, творческого мышления путем приобретения навыков практической деятельности по изучаемой дисциплине. Планируемые результаты при освоении обучающимися практических занятий:

- закрепление, углубление, расширение и детализация знаний, полученных в процессе лекционного обучения и самостоятельной работы;

- развитие познавательных способностей, самостоятельности мышления, творческой активности;

- овладение новыми методами и методиками расчета и исследования полупроводниковых преобразователей;

- выработка способности логического осмысления полученных знаний для выполнения заданий;

- обеспечение рационального сочетания коллективной и индивидуальной форм обучения;

- обеспечение студентам условий для проверки уровеня освоения полученных знаний;

- обеспечение преподавателю условий и возможностей контролировать уровень и эффективность самостоятельной работы студентов.

 

При проведении практических занятий основное внимание уделяется формированию у студентов конкретных умений и навыков, что и определяет содержание деятельности студентов на практических занятиях - решение задач, освоение и уточнение методик и методов расчета полупроводниковых преобразователей.

При подготовке к практическим занятиям студенты должны, используя конспекты лекций, методические указания, рекомендованную литературу по теме практического занятия, изучить методику решения задачи и подготовиться к ответу на контрольные вопросы.

При решении каждой задачи студенты производят выбор стандартных полупроводниковых элементов, трансформаторов, конденсаторов и дросселей, параметры которых определены в процессе расчета. Для удобства студентов в учебном пособии приведены справочные данные по этим элементам.

Каждый студент должен иметь индивидуальную рабочую тетрадь, в которую заносит результаты выполнения каждого пункта задания (схемы, диаграммы, графики, таблицы, результаты расчетов, ответы на вопросы пунктов задания и т.п.).

За 10 мин до окончания занятия преподаватель проверяет объем выполненной на занятии работы и отмечает результат в рабочем журнале.

Оставшиеся невыполненными пункты задания практического занятия студент обязан доделать самостоятельно.

После проверки рабочей тетради преподаватель может проводить устный или письменный опрос студентов для контроля усвоения ими основных теоретических и практических знаний по теме занятия (студенты должны знать смысл полученных ими результатов и ответы на контрольные вопросы). По результатам проверки рабочей тетради и опроса выставляется оценка за практическое занятие.

 

В таблице 1 приведены 20 тем практических занятий и их трудоемкость для дисциплин:

«Силовая электроника», «Полупроводниковые преобразователи электрической энергии», «Основы преобразовательной техники», «Энергетическая электроника», «Преобразовательные устройства систем управления», «Преобразовательная техника» и «Электромеханические и полупроводниковые преобразователи электрической энергии».

С целью облегчения работы преподавателей и студентов материалы практических занятий разбиты на 3 модуля:

Модуль 1- Выпрямители -6 тем;

Модуль 2 – Инверторы -7 тем;

Модуль 3 - Вторичные источники питания -7 тем.

Каждый модуль включает в себя темы по основным разделам перечисленных выше учебных дисциплин.

Перечень тем практических занятий и их трудоемкость для любой из перечисленных выше дисциплин подбирается преподавателем в соответствии с программой этой дисциплины.

 

Перечень тем практические занятия

Таблица 1 – Практические занятия и их трудоемкость

№ п/п	Темы практических занятий	Формыпракти-ческих занятий	Трудо-ем-кость, (час)	Модуль уч.-метод. пособия
	Расчет параметров неуправляемого выпрямителя с сетевым трансформатором и выбор элементов выпрямителя	Решение задач
	Расчет коэффициента пульсаций выходного напряжения управляемого выпрямителя	Решение задач