Раздел: Документация
0 ... 45 46 47 48 49 Передача электромагнитных помех происходит как по проводным связям преобразователя „ с другими объектами электросистемы, так и непосредственно через окружающее пространство. В возникающей при этом проблеме можно выделить следующие основные аспекты: появление Шумов в аппаратуре связи и радиовещании, сбой различного рода электронной аппаратуры и нарушение нормального функционирования аппаратуры управления и регулирования самого источника помех — преобразователя. В настоящее время жесткие регламентирующие нормы существуют только на уровень радиопомех в контролируемом частотном диапазоне от 0,15 до 30 МГц. Что же касается вопросов электромагнитной совместимости источников помех с радиоэлектронной аппаратурой, то здесь не существует стандартизованных норм. Поэтому окончательная отработка какого-либо преобразователя с целью обеспечения его электромагнитной совместимости с аппаратурой проводится экспериментально при комплексных испытаниях. Следует отметить, что широкое внедрение в современную технику интегральных микросхем и других чувствительных электронных элементов обусловливает возросшую актуальность проблемы борьбы с помехами на начальных этапах разработки преобразователя и аппаратуры. Основной причиной образования импульсных помех является скачкообразное изменение проводимости ключевого элемента. На спектральный состав помех влияют максимальные значения напряжения и тока, коммутируемых в схеме, а также крутизна фронтов переключения, т. е. скорость изменения проводимости ключевого элемента. Скорость переключения, в свою очередь, зависит от частотных свойств ключевого элемента (с учетом дополнительных ЛС-цепей, формирующих траекторию переключения), «паразитных» индуктивностей и емкостей, монтажа и конструкции. Основным путем проникновения помех в радиоэлектронной аппаратуре (РЭА) являются подводимые к ней провода. Электромагнитные помехи могут попадать в эти провода непосредственно от источника помех либо через распределенные емкости, разделяющие проводники источника и приемника помех. В распространении помех играет роль и распределенная емкость проводников относительно заземленного корпуса. Связь источника и приемника помех может также осуществляться через общие сопротивления, например через внутреннее сопротивление общего источника питания. Внешнее электромагнитное поле любого преобразователя, входящего в систему электроснабжения РЭА, также наводит помехи в ее цепях. Для борьбы с электромагнитными помехами на практике используются разнесение и ориентация монтажных соединений, 290 экранирование и заземление, фильтрация и другие методы подавления помех. Для уменьшения влияния электромагнитных помех как на собственные функциональные узлы управления преобразователей, так и на питаемую аппаратуру при разработке преобразователей необходимо соблюдать следующие правила выполнения монтажа: разделять силовые цепи и цепи управления; их пересечение проводить под прямым углом; силовые соединения осуществлять проводниками минимальной (с учетом конструктивных возможностей) длины; разделять цепи переменного и постоянного токов; трехфазные цепи переменного тока, так же как и двухполюсные цепи постоянного тока, проводить единым жгутом (при этом происходит уменьшение электромагнитных полей, так как суммарный ток общего жгута равен нулю). Кроме указанных основных правил монтажа применяют различные, специфические приемы с учетом функциональных задач отдельных узлов. В частности, провода, передающие сигналы от датчиков в усилители регуляторов, измерительные устройства и другие высокочувствительные узлы выполняют в виде свитых (скрученных) пар проводов. При этом благодаря транспонированию проводов обеспечивается компенсация токов, наведенных в них источниками помех. Проводную связь и функциональные узлы питаемой РЭА можно защитить от внешнего электромагнитного поля экранами— электростатическими, магнитостатическими и электромагнитными. Электростатический экран обычно выполняется из медной или алюминиевой фольги и окружает источник помех. Металлическая оболочка экрана замыкает электрическое поле провода-, ограничивая его распространение в окружающую среду. Однако эффективность такого экрана существенно зависит от качества и принципов заземления экрана. Магнитостатический экран выполняется из магнитных материалов и служит для уменьшения внешнего магнитного поля. Однако из-за вихревых токов эффективность его использования в преобразователях ограниченна. Для экранирования высокочастотных полей можно использовать электромагнитные экраны, защитное действие которых основано на отражении электромагнитной энергии. Однако из-за конструктивной громоздкости и дополнительных потерь активной мощности магнитостатические и электромагнитные экраны в современной преобразовательной технике используются редко. Например, использование такого рода экранов может быть целесообразным при разделении внутри ограниченного объема преобразователя его силовых электромагнитных элементов и микросхем. Основным средством подавления помех в преобразователях является применение электрических фильтров. Существуют различные типы фильтров, отличающихся элементной базой, схемой, конструктивным исполнением. В преобразователях средней мощности наибольшее распространение получили Г-образные фильтры с проходными конденсаторами. Причем функции последовательного элемента обычно выполняют монтажные соединения выходных (входных) шин преобразователя. Если их индуктивности оказываются недостаточными для эффективного подавления помех, то включают дополнительный последовательный дроссель. При этом целесообразно помещать фильтр в заземленный экран. Вследствие различия характеристик конденсаторов разных типов их эффективность как элементов подавляющих фильтров на различных частотах может быть различной. Поэтому может оказаться рациональным использование в фильтре радиопомех конденсаторов различных типов. Следует отметить, что фильтры радиопомех должны предусматриваться в схемах преобразователей и рассчитываться уже на начальных этапах их разработки, однако окончательная корректировка значений их параметров практически всегда проводится экспериментально. Причиной этому являетея большое количество трудноучитываемых факторов, влияющих на уровень радиопомех, например разводка монтажа, конструктивная компоновка функциональных узлов, организация заземления и др. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.ГОСТ 20859.1—89 (СТ СЭВ 1135—88). Приборы полупроводниковые силовые единой унифицированной сернн. Общие технические условия. 2.Чебовскнй О. Г., Моисеев Л. Г., Недошнвнн Р. П. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник.—2-е нзд., перераб. н доп. М.: Энергоатомнздат, 1985. 3.Iravis В. Discrete power semiconductors//EDN. 1984. Vol. 29, N 18. P. 106—127. 4.Nakagawa A.e.a. 1800V bipolar—mode MOSFET (IGBT) / A. Nakagawa, K. Imamure, K. Furukawa// Toshiba Review. 1987. N161. P. 34—37. 5.Chen D. Semiconductors: fast, tough and compact // IEEE Spectrum. 1987. Vol. 24, N 9. P. 30—35. 6.Силовые полупроводниковые модули за рубежом/В. Б. Зильберштейн, С. В. Машин, В. А. Потапчук и др.//Электротехническая промышленность. Сер. 05. Силовая преобразовательная техника. 1988. Вып. 18. С. 1—44. 7.Rischmduer К. Smatries intelligente Ihstungshalbeitereine neue Halblieter-generation//Electronikpraxis. 1987. N6. S. 118—122. 8.Русин Ю. С, Горский A. H., Розанов Ю. К. Исследование зависимости объемов электромагнитных элементов от частоты // Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника. 1983. № 10. С. 3—6. 9.Электрические конденсаторы и конденсаторные установки: Справочник/В. П. Бер-зан, Б. Ю. Геликман, M. Н. Гураевскнй н др. Под ред. Г. С. Кучинского. M.: Энергоатомнздат, 1987. 10.Полуироводвнковые выпрямители / Под ред. Ф.И.Ковалева н Г. П. Мостковой. M.: Энергия, 1978. 11.Circuit configuration of the GTO converter for superconducting magnetic energy storage/Toshifumi JSE, James J. Skiles, Kohert L., К. V. Stom, J. Wang//IEEE 19th Power Electronics Specialists Conference (PESC88), Kyoto, Japan, April 11 — 14, 1988. P. 108—115. 12.Розанов Ю. К. Основы силовой преобразовательной техники. М.: Энергия, 1979. 13.Чнженко И. M., Руденко В. С, Сенько В. И. Основы преобразовательной техники. M.: Высшая школа, 1974. 14.Иванов В. А. Динамика автономных инверторов с прямой коммутацией. М.: Энергия, 1979. 15.Ковалев Ф. И., Мустафа Г. M., Барегемян Г. В. Управление по вычисляемому прогнозу импульсным преобразователем с синусоидальным выходным напряжением//Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника. 1981. №6(34). С. 10—14. 16.Middelbrook R. D. Isolation and multiple output extensions of a new optimum topology switching DC—tV — DC converter//IEEE Power Electronics Specialists Conference (PESC78), 1978. P. 256—264. 17.Булатов О. Г.ЛЦаренко А. И. Тнрнсторно-конденсаторные преобразователи. М.. Энергоиздат, 1982. * 18.Розинов Ю. К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты. М.: Энергоатомнздат, 1987. 19.Калабеков А. А. Микропроцессоры н их применение в системах передачи и обработки сигналов. М.: Радио и связь, 1988. 20.Строганов Р. П. Управляющие машины и нх применение. M.: Высшая школа, 1986. 21.Обухов СТ., Рамизевич Т. В. Применение микро-ЭВМ для управления вентильными преобразователями//Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника. 1983. Вып. 3(151). С. 9. 22.Уиравлеине вентильными преобразователями на базе микро-процессоров / Ю. М. Быков, И. Т. Пар, Л. Я. Раскнн, Л. П. Деткин// Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника. 1985. Вып. 10. С. 117. 23.Matsui N., Takesbita Т., Vura М. One—Chip Micro — Computer — Based controller for the MC Hurray Junerter//IEEE Transactions on industrial electronics, 1984. Vol. JE—31, N 3. P. 249—254. 24.Булатов О. Г., Иванов В. С, Панфилов Д. И. Полупроводниковые зарядные устройства емкостных накопителей энергии. М.: Радио н связь, 1986. ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие .......................................................................................................3 Введение .............................................................................................................4 Глава первая. Основные элементы силовой электроники ..................9 1.1.Силовые полупроводниковые приборы .........................................9 1.1.1.Силовые диоды .......................................................................10 1.1.2.Силовые транзисторы ............................................................14 1.1.3.Тиристоры ................................................................................19 1.1.4.Применение силовых полупроводниковых приборов .......25 1.2.Трансформаторы и реакторы .........................................................29 1.3.Конденсаторы .....................................................................................35 Глава вторая. Выпрямители .....................................................................40 2.1.Общие сведения .................................................................................40 2.2.Основные схемы выпрямления .......................................................47 2.2.1.Однофазная двухполупериодная схема со средней точкой ...47 2.2.2.Однофазная мостовая схема ................................................57 2.2.3.Трехфазная схема со средней точкой ................................60 2.2.4.Трехфазная мостовая схема .................................................66 2.2.5.Многомостовые схемы ...........................................................71 2.2.6.Гармонический состав выпрямленного напряжения и первичных токов в схемах выпрямления ..........................73 2.3.Коммутация и режимы работы выпрямителей ..........................76 2.3.1.Коммутация токов в схемах выпрямления ......................76 2.3.2.Внешние характеристики выпрямителей .............................79 2.4.Энергетические характеристики выпрямителей и способы их улучшения ......................................................................,...................82 2.4.1.Коэффициент мощности и КПД выпрямителей ..............82 2.4.2.Улучшение коэффициента мощности управляемых выпрямителей .............................................................-......................85 2.5.Особенности работы выпрямителей на емкостную нагрузку и противо-ЭДС ...................................../............................................89 2.6.Сглаживающие фильтры ..................................................................93 2.7.Работа выпрямителя от источника соизмеримой мощности ..99 Глава третья. Инверторы и преобразователи частоты .......................104 3.1. Инверторы, ведомые сетью ............................................................104 3.1.1.Однофазный инвертор со средней точкой ........................106 3.1.2.Трехфазный мостовой инвертор ..........................................109 3.1.3.Баланс мощностей в инверторе, ведомом сетью ...........ПО 3.1.4. Основные характеристики и режимы работы инверторов, ведомых сетью ........................................................................113 3.2.Автономные инверторы ...................................................................116 3.2.1.Инверторы тока ................................................................123 3.2.2.Инверторы напряжения ....................,.....................................131 3.2.3.Инверторы напряжения на тиристорах ..............................136 3.2.4.Резонансные инверторы .........................................................141 3.3.Преобразователи частоты ................................................................145 3.3.1.Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока ........................................................................146 3.3.2.Преобразователи частоты с непосредственной связью ...148 3.4.Регулирование выходного напряжения автономных инверторов152 3.4.1.Общие принципы регулирования .........................................152 3.4.2.Регулирующие устройства инверторов тока .....................153 3.4.3.Регулирование выходного напряжения посредством ши-< рЬтно-импульсной модуляции (ШИМ) ...............................158 3.4.4.Геометрическое сложение напряжений ...............................161 3.5.Способы улучшения формы выходного напряжения инверторов и преобразователей частоты ...........................................................164 3.5.1.Влияние несинусоидальности напряжения на потребителей электроэнергии ......................................................................... 164 3.5.2.Выходные фильтры инверторов ...........................................166 3.5.3.Уменьшение высших гармоник в выходном напряжении без применения фильтров .....................................................172 Глава четвертая. Регуляторы-стабилизаторы и статические контакторы .............................................................................................................179 4.1.Регуляторы-стабилизаторы переменного напряжения .................182 4.2.Регуляторы-стабилизаторы постоянного тока .............................186 4.2.1.Параметрические стабилизаторы ..........................................187 4.2.2.Стабилизаторы непрерывного действия .............................188 4.2.3.Импульсные регуляторы ........................................................191 4.2.4.Развитие структур импульсных регуляторов ....................200 4.2.5.Тиристорно-конденсаторные регуляторы постоянного тока с дозированной передачей энергии в нагрузку .....204 - - 4.2.6. Комбинированные преобразователи-регуляторы ................207 4.3.Статические контакторы ................................................................209 4.3.1.Тиристориые контакторы переменного тока ....................209 4.3.2.Тиристорные контакторы постоянного тока .....................213 Глава пятая. Системы управлении преобразовательными устройствами220 5.1.Общие сведения ................"..„•.............................................................220 5.2.Структурные схемы систем управлейия преобразовательных устройств ............-...............................................................................223 5.2.1.Системы управления выпрямителей и зависимых инверторов................................................................:.......-.........223 5.2.2.Системы управления преобразователей частоты с непосредственной связью........................................................229 5.2.3.Системы управления автономных инверторов .................231 5.2.4.Системы управления, регуляторов-стабилизаторов ........237 5.3.Микропроцессорные системы в преобразовательно» технике........241 5.3.1. Типовые обобщенные структуры микропроцессора .........243 0 ... 45 46 47 48 49
|
