Проектирование силовых блоков полупроводникового преобразователя, страница 3

3.1. Разработка принципиальной схемы преобразователя начинается с выбора схемы соединения вентилей, которые принимают на основании анализа данных индивидуального задания: мощности, передаваемой в нагрузку (Рн); коэффициента пульсации выпрямленного напряжения по основной гармонике (q); режима работы преобразователя; способа управления преобразователя. Число фаз блока вентилей определяется, в основном, мощностью преобразователя. Маломощные установки выполняются однофазными, средней и большой мощности – трех и «m» - фазными.

Рекомендуется отдавать предпочтение схеме соединения вентилей, которая обеспечивает требуемый q без применения сглаживающего фильтра. Численные значения коэффициента пульсаций различных схем выпрямлений приведены в литературе /9, с.360; 10, с.243;11, с.41/ и др.

Вопрос о необходимости трансформатора и способе включения его обмоток решается с учетом соотношений величины выпрямленного напряжения при выбранной схеме включения вентилей и напряжения питающей сети. Коэффициенты выбранной схемы включения вентилей при различных видах нагрузки можно определить по литературным источникам /9, с.360; 10, с.243;11, с.41/ и др. Схема соединения обмоток многофазного трансформатора определяется необходимостью ослабления действия потока вынужденного намагничивания трансформатора, уменьшения воздействия высших гармонических составляющих на коэффициент мощности и требуемого коэффициента трансформации трансформатора. Рекомендации по этому вопросу изложены в /9, с.380; 11, с.14;12, с.345,350/.

Система защиты установки должна включать виды токовых защит и защит от перенапряжений, перечисленных в индивидуальном задании на проектирование.

Защита вентилей от внутренних КЗ преобразователя обычно осуществляется плавкими предохранителями; внешних КЗ со стороны переменного тока и в нагрузке, а также токов технологической перегрузки соответственно автоматическими выключателями переменного либо постоянного тока типа А3700; ВАБ, ВАТ и др.; «сеточной защитой».

Кроме токовых, в систему защит входят защиты от коммутационных перенапряжений. Коммутационные перенапряжения в вентилях устраняются включением параллельных R-C цепей; перенапряжения со стороны переменного тока – включением защитных конденсаторов на стороне переменного тока; перенапряжения в нагрузке – включением нулевого диода или встречно-параллельных тиристоров в реверсивных преобразователях. Сведения по способам защит можно получить в /1, с.314,366; 2, с.100;8, с.104/.

3.2 Расчет параметров и выбор элементов схемы

3.2.1. Силовой трансформатор выбирается по типовой мощности S_T? Зависящей от характера нагрузки на преобразователь и схемы соединения блока вентилей; по напряжению вторичной обмотки (U₂), обеспечивающему требуемое по заданию значение напряжения на нагрузке (U_Н); по напряжению первичной обмотки (U₁), определяющемуся напряжением питающей сети.

Типовая мощность трансформатора

где S₁=m₁U₁I₁ ; S₂=m₂U₂I₂

m – число фаз; U – действующее напряжение; I – действующий ток первичной и вторичной обмоток трансформатора соответственно.

Значения , зависят от схемы соединения блока вентилей и при различном характере нагрузки могут быть определены по известным соотношениям к мощности передаваемой в нагрузку (P_Н) /9, с.367; 10, с.243; 11, с.41; 12, с.290-302,331-337;13 табл.3/.

Напряжение вторичной обмотки трансформатора (U₂) определяется по значению выпрямленного напряжения в нагрузке с учетом коэффициента схемы (К_СХ) /1, 2, 6, 8, 10, 11, 12, 13/.

Технические характеристики трансформаторов приведены в /6; 4, с.125-145; 17/.

3.2.2 Вентили силового блока выбирают по максимальному значению среднего за период тока (I_Н) длительно протекающего через вентиль; максимально допустимому обратному напряжению, прикладываемому к вентилю в установившимся режиме (U_Р) для неуправляемых диодов, а также с учётом критической скорости нарастания : анодного тока (dI/dt) и анодного напряжения (dU/dt) для тиристоров. Паспортные значения параметров приведены в /1, с.23,35; 6, с.121; 8, с.72; 13, с.6, табл. 1; 20/.