Politechnika Rzeszowska

im. Ignacego Łukasiewicza

KATEDRA ENERGOLEKTRONIKI I ELEKTROENERGETYKI

ENERGOELEKTRONIKA

WYKŁADY

Cz. I - prostowniki

Kazimierz Buczek

Michał Knott

Wiesława Malska

Rzeszów, 2014

Wstęp

Materiały pomocnicze przeznaczone są dla studentów kierunku elektrotechnika jako pomoc do wykładów z przedmiotu energoelektronika, wykładanego na semestrze 4 studiów stacjonarnych i niestacjonarnych. Są sporządzone w postaci konspektu i zawierają podstawowe informacje na temat przyrządów półprzewodnikowych mocy stosowanych w energoelektronice oraz prostowników. Na podstawie analizy wyjaśniane są podstawowe problemy występujące w przekształtnikach statycznych jak: określanie parametrów potrzebnych do doboru przyrządów półprzewodnikowych mocy, komutacji pomiędzy zaworami, odkształcenia prądu i napięcia itp.

Pojęcia podstawowe

Wartość średnia funkcji okresowej z definicji można przedstawić jako następujące wyrażenie całkowe:

- dla przebiegu napięcia lub

- dla przebiegu prądu

gdzie:
- przebieg napięcia

- przebieg prądu

Wartość skuteczna funkcji okresowej z definicji można przedstawić jako następujące wyrażenie całkowe:

- dla przebiegu napięcia lub

- dla przebiegu prądu

Modele sieci AC

Sieć prądu przemiennego można przedstawić jako sumę szeregowo połączonych rezystancji i indukcyjności elementów występujących w tej sieci; generatora, linii zasilających, transformatora, dławików. Sumę rezystancji zastępujemy rezystancją R_k, a sumę indukcyjności - indukcyjnością L_k. Rezystancja R_k jest na ogół bardzo mała i w analizach przybliżonych można ją pominąć. W modelu sieci AC nie uwzględnia się także rezystancji i indukcyjności poprzecznych, Są one duże i nie mają istotnego wpływu na przeprowadzane analizy.

Modele odbiorników DC

Podstawowymi odbiornikami DC są silniki DC (obcowzbudny, szeregowy), uzwojenia maszyn, dławiki, akumulatory. Silnik DC możemy zamodelować jako szeregowe połączenie elementów rezystancji R, indukcyjności L i siły elektromotorycznej E; uzwojenia maszyn i dławiki - jako szeregowe połączenie rezystancji R i indukcyjności L a akumulatory - jako szeregowe połączenie rezystancji R, indukcyjności L i siły elektromotorycznej E, przy czym w akumulatorze zarówno rezystancja jak i indukcyjność są bardzo małe.

Założenia do analizy przekształtników

Do analizy przekształtników przyjmuje się założenie, że przyrząd półprzewodnikowy jest kluczem zerowej rezystancji przy załączeniu oraz bardzo dużej rezystancji w stanie zaporowym (dioda, tyrystor) i stanie blokowania (tyrystor, tranzystor). W modelu sieci zasilającej AC pomija się rezystancję szeregową R_k a indukcyjność uwzględnia się przy analizie komutacji pomiędzy zaworami. W modelu silnika DC siłę elektromotoryczną E traktuje się w rozpatrywanych krótkich odcinkach czasowych jako stałą (constans).

Podział przekształtników statycznych.

1. Przekształtniki prądu przemiennego na stały (AC/DC)

• prostowniki

• konwertery AC/DC

2. Przekształtniki prądu przemiennego na przemienny

• sterowniki mocy prądu przeminnego

• cyklokonwertery

3. Przekształtniki prądu stałego na stały (DC/DC)

• regulatory impulsowe prądu stałego

4. Przekształtniki prądu stałego na przemienny (DC/AC)

• falowniki niezależne

5. Inne

• przekształtniki matrycowe

• przekształtniki komórkowe

Podział prostowników.

1. wg liczby faz zasilających:

• jednofazowe

• trójfazowe

2. wg kierunku przepływu prądu sieci:

• jednokierunkowe

• dwukierunkowe (mostkowe)

3. wg możliwości sterowania PPM:

• pełnosterowane (tyrystorowe)

• półsterowane (tyrystorowo-diodowe)

• niesterowane (diodowe)

4. wg obszaru charakterystyki sterowania (U_d=f(α)):

• jednokwadrantowe (praca układu tylko w I ćwiartce układu współrzędnych U_d, α)

• dwukwadrantowe (praca układu tylko w dwóch (I i IV) ćwiartkach układu współrzędnych U_d, α)

• czterokwadrantowe (praca układu we wszystkich ćwiartkach układu współrzędnych)

4

---