Приведены важнейшие схемы преобразователей, даны их классификации, принципы работы, основные особенности и область применения, а также сведения о полупроводниковых приборах, на основе которых построены преобразователи. Авторский коллектив состоит из специалистов ряда ведущих предприятий ГДР.
Для инженерно-технических работников, специализирующихся в области преобразовательной техники и автоматизации производства.
2302030000-348
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА К РУССКОМУ ПЕРЕВОДУ
Большие возможности, открывающиеся в самых различных областях науки и техники, в медицине, в быту при использовании полупроводниковых преобразователей электроэнергии, определяют все возрастающий интерес к таким устройствам со стороны самого широкого круга специалистов. Такие большие возможности объясняются не только тем, что эти устройства позволяют преобразовывать электроэнергию без движущихся деталей и с весьма малыми потерями и получать ее в виде постоянного тока, переменного тока «нестандартной» частоты, начиная от долей герца и кончая десятками килогерц, импульсов тока и т. д., но и тем, что одновременно с преобразованием, может осуществляться плавное регулирование передаваемой мощности с весьма высоким быстродействием.
Практика показывает, что разработка новых типов преобразовательных устройств должна вестись специалистами, обладающими глубокими знаниями в области теории преобразовательных схем, физики полупроводниковых приборов, методов построения систем, управления преобразователями, где в последнее время все шире используются цифровые схемы на основе последних достижений микроэлектроники. В то же время имеется большое число инженеров-электриков, а иногда даже и неэлектриков, которые, не являясь специалистами в области преобразовательной техники, должны по роду своей работы иметь с ней дело, например эксплуатировать готовые преобразовательные устройства или разрабатывать новые системы или какие-либо объекты, в которые преобразователи входят как составные части. Естественно, что специалисты такого рода должны понимать принцип работы преобразователей, иметь представление об их возможностях и основных особенностях, в частности о преимуществах и недостатках перед другими типами преобразователей (например, перед вращающимися преобразователями, выполненными на базе тех или иных электрических машин); в некоторых случаях таким специалистам приходится рассчитывать и собирать простейшие схемы преобразователей.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора к русскому переводу..... 3
Предисловие к первому изданию........ 6
Предисловие к третьему изданию........ 7
ЧАСТЬ I
ОСНОВЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
Глава первая. Введение......... 8
1.1. Народнохозяйственное значение энергетической электроники ............. 8
1.2. Принципы построения преобразователей .... 14
1.3. Силовая электроника и микроэлектроника .... 18 Глава вторая. Полупроводниковые вентили .... 23
2.1. Типы вентилей ........... 23
2.2. Физические основы и конструкция диодов, тиристоров, симисторов ........... 25
2.3. Электрические свойства диодов, тиристоров и симисторов ............ 32
2.3.1. Запертое обратное и блокирующее прямое состояния ........... 32
2.3.2. Проводящее состояние ....... 34
2.3.3. Включение по цепи управления..... 37
2.3.4. Процессы при переключениях...... 38
2.4. Силовые транзисторы ......... 41
2.4.1. Биполярные силовые транзисторы..... 41
2.4.2. Полевые транзисторы........ 45
2.5. Тепловые характеристики полупроводниковых вентилей ............. 48
2.5.1. Температура ........ 48
2.5.2. Установившееся тепловое сопротивление ... 48
2.5.3. Тепловые сопротивления для нестационарных режимов ........... 50
2.6. Последовательное и параллельное включение вентилей . 53
2.7. Контроль качества и надежность...... 55
Глава третья. Схемы преобразователей...... 55
3.1. Выпрямители ........... 56
3.1.1. Однофазные однополупериодные схемы выпрямления ............ 57
3.1.2. Двухполупериодные выпрямители ... 64
3.1.3. Трехфазная нулевая схема выпрямления . . 72
3.1.4. Шестипульсные схемы выпрямления ... 74
3.1.5. Составные комбинированные многопульсные вы прямители ......... 79
3.1.6. Режим прерывистого тока..... 82
3.2. Трансформаторы для преобразователей. Высшие гармо ники. Регулирование напряжения преобразователей 82
3.2.1. Трансформаторы для преобразователей . . 82
3.2.2. Гармонические составляющие выпрямленного на пряжения и потребляемого от сети тока . . 88
3.2.3. Регулирование выпрямленного напряжения . 92
3.3. Ведомые сетью инверторы. Реверсивные преобразователи .............. 97
3.3.1. Ведомые сетью инверторы .,,..,. 97
3.3.2. Реверсивные преобразователи...... 100
461
3.4. Токи короткого замыкания........ 106
3.4.1. Основные положения......., 107
3.4.2. Порядок расчета ........ 110
3.4.3. Пример расчета ....... 113
3.5. Автономные инверторы, преобразователи частоты . . 116
3.5.1. Автономные инверторы ....... 116
3.5.2. Инверторы, ведомые нагрузкой..... 132
3.5.3. Преобразователи с промежуточным звеном постоянного напряжения ........ 139
3.5.4. Непосредственные преобразователи частоты . . 141
3.6. Одно- и трехфазные регуляторы переменного напряжения ............. 145
3.6.1. Принцип действия......... 145
3.6.2. Нагрузочные характеристики и основные параметры ........... 151
3.6.3. Включение однофазного и трехфазного регуляторов переменного напряжения в цепи выпрямителя ............ 154
3.6.4. Выбор схемы .......... '56
3.7. Регуляторы постоянного напряжения..... 157
3.7.1. Принцип действия основных схем..... 157
3.7.2. Схемы тиристорных регуляторов напряжения . . 160
3.7.3. Основные показатели и характеристики регуляторов. Пример расчета........ :-~
3.8. Системы управления преобразователями .... !„4
3.8.1. Функции системы управления ..... 1о4
3.8.2. Системы управления преобразователями, ведомыми сетью ........... j°5
3.8.3. Системы управления автономными инверторами . '°5
3.8.4. Система управления импульсным регулятором постоянного напряжения ...... '°7
3.8.5. Выходные усилители (оконечные каскады) . . 1°° Глава четвертая. Устройства и установки энергетической
электроники ............. 1"2
4.1. Условия эксплуатации преобразователей, виды и режимы работы, влияние на питающую сеть .... 1" 4.1.1. Условия эксплуатации '
198 203 203
4.1.2. Нагрузочная характеристика ....
4.1.3. Пульсации выпрямленного напряжения и тока .
4.1.4. Коэффициент полезного действия ....
4.1.5. Реактивная мощность, коэффициент мощности . zuit
4.1.6. Влияние преобразователей на питающую сеть и способы его уменьшения.....' . • ^07
4.1.7. Основные типовые элементы силовых схем . . ^1°
4.1.8. Надежность и помехоустойчивость .... 220
4.2. Устройства защиты, вспомогательные и дополнительные устройства ............225
4.2.1. Защита от перенапряжений и сверхтоков . . . 225
4.2.2. Конденсаторные батареи и тиристорные компенсаторы реактивной мощности.......2о7
4.2.3. Радиопомехи ..........243
4.2.4. Методы и устройства охлаждения .... 244
4.3. Информационные устройства .......248
4.3.1. Основные понятия ........24о
4.3.2. Аналоговый и цифровой методы представления информации ..........257
4.3.3. Примеры типовых функциональных узлов . . . 259
4R9
ЧАСТЬ II
ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Глава пятая. Преобразователи и преобразовательные уста-
новки для разветвленных сетей и отдельных потребителей . 268
5.1. Выпрямители для питания сетей постоянного тока . . 268
5.1.1. Выпрямители для питания сетей общего назначения ...... ..... 268
5.1.2. Выпрямители для питания контактных сетей электрифицированного транспорта .... 270
5.2. Зарядные преобразователи и преобразователи для питания электронной аппаратуры и устройств проводной связи
............. 280
5.2.1. Зарядные преобразователи . . . . . . 280
5.2.2. Преобразователи для питания устройств провод-
ной связи .......... 284
5.2.3. Транзисторные стабилизаторы напряжения . . . 290
5.3. Источники бесперебойного питания, питания потребите-телей на подвижных объектах и питания высоковольтных устройств .......... 296
5.3.1. Бесперебойное питание потребителей переменного
тока ............ 296
5.3.2. Системы электропитания потребителей на подвиж-
ном составе железнодорожного транспорта . . 299
5.3.3. Электропитание высоковольных устройств . . . 309
5.4. Системы электронного возбуждения синхронных ма-
шин ............. 313
5.4.1. Общие положения ......... 313
5.4.2. Возбуждение с помощью стационарных выпрямителей ............ 314
5.4.3. Системы возбуждения бесщеточных генераторов . 320
5.5. Тиристорные контакторы ........ 323
5.5.1. Требования к контакторам и тенденции их разви-
тия .... ........ 323
5.5.2. Контакторы переменного тока ..... 326
5.5.3. Контакторы трехфазного тока ..... 328
5.5.4. Тиристорные переключатели отводов трансформа-
тора ............ 329
5.5.5. Контакторы постоянного тока ...... 331
5.5.6. Управление тиристорами в контакторах . . . 332 Глава шестая. Преобразователи для регулируемых электро-
приводов ............... 335
6.1. Общие замечания .......... 335
6.2. Нереверсивные электроприводы постоянного тока . . 338
6.2.1. Применение ведомых сетью преобразователей . . 338
6.2.2. Преобразователи на базе импульсных регуляторов постоянного напряжения ....... 352
6.2.3. Влияние на сеть преобразователей с сетевой коммутацией ........... 356
6.3. Электроприводы с реверсом момента ..... 358
6.3.1. Основные схемы ......... 359
6.3.2. Эксплуатационные характеристики .... 364
6.4. Преобразователи для питания асинхронных двигателей . 365
6.4.1. Общие положения ........ 365
6.4.2. Подсинхронные рептильные каскады .... 369
6.4.3. Регулирование напряжения, подводимого к асинхронным двигателям ........ 371
463
6.4.4. Частотное управление асихронными двигателями ............ 374
6.4.5. Частотное управление синхронными двигателями . 381
6.4.6. Частотное управление линейными двигателями . . 388 Глава седьмая. Источники питания электротехнологических
установок ............ 388
7.1. Выпрямительные устройства для электролиза . . . 388
7.1.1. Общие положения ........ 388
7.1.2. Требования к выпрямительным установкам . . 390
7.1.3. Конструкция выпрямительных установок . . , 390
7.2. Выпрямители для питания устройств дуговой сварки, вакуумных дуговых печей и плазмотронов .... 395
7.2.1. Требования к устройствам электропитания , . 395
7.2.2. Основные схемы источников электропитания . . 399
7.3. Регуляторы переменного тока для осветительных устройств, печей сопротивления и сварочных приборов . . 403
7.3.1. Осветительные устройства ...... 403
7.3.2. Регуляторы для печей сопротивления . . . 408
7.3.3. Регуляторы для аппаратов сварки сопротивлением ............. 409
7.4. Преобразователи частоты для электронагревательных устройств ............ 409
7.4.1. Преобразователи с инфранизкой выходной частотой ............ 409
7.4.2. Преобразователи повышенной частоты для индукционного нагрева ......... 415
Глава восьмая. Бытовая электроника...... 422
8.1. Схемы устройств управления ....... 422
8.1.1. Фазовое управление ......., 422
8.1.2. Низкочастотное широтно-импульсное управление . 428
8.2. Применения ........... 432
8.2.1. Регулирование частоты вращения двигателей . 432
8.2.2. Управление мощностью электрических нагревате-
8.2.3. Автомобильная электроника ,...,, 441
Список литературы ........... 445
Список основной литературы по преобразовательной технике на
русском языке ............. 460
Цена: 300руб.
