1 Силовые преобразователи в электроснабжении Лекции по курсу : Кафедра электроснабжения промышленных предприятий Электротехнический институт Томского политехнического университета

2 Составлено по следующим источникам: 1.Лукутин Б.В., Обухов С.Г. Силовые преобразователи в электроснабжении. Учебное пособие. – Томск, Изд. ТПУ, Чебовский О.Г. и др. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник. – Ленинград, Энергия, Руденко В.И. и др. Основы преобразовательной техники. Учебник для ВУЗов, 2-е издание М.: Высш. шк., 1980 – 286 с. 4.Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. Второе издание, стереотипное.-М.: ООО ИД «Альянс», с., ил.

3 Тема ФИЛЬТРЫ ВЫСШИХ ГАРМОНИК ФИЛЬТРЫ ВЫСШИХ ГАРМОНИК Емкостной фильтр Индуктивный фильтр Сложные R-, L-, C - фильтры Резонансные фильтры Электронные фильтры Сетевые фильтро-компенсирующие устройства

4 Фильтры могут применяться для улучшения качества как выходного напряжения силового преобразователя электроэнергии, так и формы кривой сетевого напряжения, питающего преобразователь. Для повышения качества выходного напряжения вентильных преобразователей используют сглаживающие фильтры. Сглаживающие фильтры применяются для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения до уровня, необходимого по условиям эксплуатации потребителя, получающего питание от выпрямителя. ФИЛЬТРЫ ВЫСШИХ ГАРМОНИК

5 При любой схеме выпрямления, помимо постоянной составляющей, в кривой выходного напряжения выпрямителя содержится переменная составляющая, называемая пульсацией напряжения. Эта пульсация может быть столь значительной, что непосредственное питание нагрузки от выпрямителя возможно относительно редко: зарядка аккумуляторных батарей, питание электродвигателей, цепей сигнализации и т. д., т. е. там, где приемник энергии не чувствителен к переменной составляющей в кривой выпрямленного напряжения. ФИЛЬТРЫ ВЫСШИХ ГАРМОНИК

6 Для уменьшения переменной составляющей в кривой выпрямленного напряжения между выпрямителем и нагрузкой устанавливается специальное устройство, называемое сглаживающим фильтром. ФИЛЬТРЫ ВЫСШИХ ГАРМОНИК ВЫПРЯМИТЕЛЬФИЛЬТРНАГРУЗКА

7 ФИЛЬТРЫ ВЫСШИХ ГАРМОНИК

8

9

10 U d = r d I d Емкостной фильтр

11 Схемы R-,L-,C – фильтров: а – емкостной фильтр; б – индуктивный фильтр; в – Г-образный L-C-фильтр; г – многозвенный фильтр; д – П-образный фильтр; е – эквивалентная схема Г-образного фильтра Емкостной фильтр а rdrd C б rdrd L в rdrd C L г rdrd C2C2 L C1C1 b е rdrd Y Z a c d д rdrd C1C1 L1L1 C2C2 L2L2 CnCn LnLn

12 Емкостной фильтр

13 где р – коэффициент, зависящий от схемы выпрямления и показывающий, во сколько раз частота основной гармоники выпрямленного напряжения больше, чем частота сети; f – круговая частота; L др – индуктивность дросселя. Индуктивный фильтр

14 Z = jpωL, Y = jpωC Сложные R-, L-, C - фильтры

15 Сложные R-, L-, C - фильтры

16 Резонансные фильтры: а – фильтр-пробка; б – Г-образный фильтр с резонансным контуром; в – режекторный фильтр; г – Г- образный фильтр с резонансной цепочкой; д – Г-образный фильтр с резонансными контуром и цепочкой Резонансные фильтры а rdrd CрCр L б rdrd CрCр ZрZр Y C0C0 в rdrd CрCр LрLр г rdrd CрCр LрLр L Z YрYр д rdrd C2C2 L2L2 L1L1 С1С1

17 Резонансные фильтры

18 Схемы электронных сглаживающих фильтров: а – полупроводниковый фильтр с последовательным регулирующим транзистором; в – полупроводниковый фильтр с параллельным регулирующим транзистором Электронные фильтры а rdrd RбRб C VT б rdrd RбRб C RкRк

19 Основой энергетических фильтров высших гармоник являются последовательные индуктивно-емкостные резонансные цепи, настроенные на соответствующие номера гармоник. Обычно резонансные L-C фильтры настраиваются на гармоники с номерами n = 5, 7, 11, 13. Параметры каждой резонансной ветви фильтра определяются из условия Сетевые фильтро-компенсирующие устройства где L ф, С ф – индуктивность и емкость элементов фильтра, n – номер гармоники.

20 Схема резонансного фильтра Сетевые фильтро-компенсирующие устройства n = 5 Н ХсХс ХLХL СфСф n = 11n = 7n = 13

21 Кафедра Электроснабжение промышленных предприятий