Проектирование преобразователя для нужд электрической тяги подвижного состава, страница 4

Значит, выбранный тиристор удовлетворяет требованиям.

Так как тиристор ТБ200 выдерживает ударный ток I_уд =4500А, согласно [5], в течение 10мс, значит, он выдержит этот ток в течение 10мкс, что соответствует времени перезаряда.

Можно сделать вывод, что данный тиристор ТБ200 можно применить в качестве тиристоров VS5, VS6.

Запирание тиристоров должно происходить даже при самом неблагоприятном режиме, когда величина напряжения на коммутирующем конденсаторе минимальна, а величина протекающего через тиристор тока – максимальна, т.е.  и  

Тогда согласно равенству

                                                 (3.6)

где  - коэффициент запаса повремени выключения,  

получаем

Принимаем

Значение  определяется из условия равенства энергии, накопленной в конденсаторе перед началом разряда, энергии дросселя в момент равенства нулю напряжения на конденсаторе при максимальном напряжении источника питания:

                                          (3.7)

Следовательно,

                                                (3.8)

где  - синусоидальный ток коммутирующего контура, .

Принимаем

Обратный диод VD1 выбираем на ток 400А.

Поскольку в процессе пуска двигатель работает в различных точках пусковой диаграммы. И в определенных точках обратный диод оказывается нагружен двигателем, а максимальный ток двигателя 400А.

Согласно [6] выбираем диод Д161-400. Основные характеристики диода представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Параметры и характеристики диода

Повторяющееся импульсное обратное напряжение	300÷1800В
Средний прямой ток	400А
Ударный прямой ток	8250А
Повторяющийся импульсный обратный ток	40мА
Импульсное прямое напряжение	1,40В
Максимальная температура перехода	190ºС
Тепловое сопротивление переход – корпус	0,130 ºС/Вт
Масса диода	0,24кг

3.2.2 Расчет параметров фильтровых конденсатора и дросселя

Для систем с широтно-импульсным регулированием при выборе основных параметров входного фильтра в качестве   считают достаточной индуктивность радиореакторов, которые имеют около 3мГн. Выбор  производится совместно с выбором схемы регулирования и элементов ТИП. Выбор  осуществляется сперва по предварительному расчету, а затем уточняется. Для предварительного расчета можно применять  при режиме установившегося значения пускового и тормозного тока и  - в начале пуска.

          Конденсатор  выбирают в следующем порядке:

1.  Предварительный расчет :

                                            (3.9)

где  - индуктивность радиореактора;  - частота регулирования .

2.  Определяем :

                                                             (3.10)

где  - общий ток ТЭД;  - число фаз ;  - частота регулирования ;  - емкость входного фильтра .

3.  Определяем рабочее напряжение конденсатора , которое должно иметь:

                                (3.11)

где  - наибольшее повышение напряжения сверх напряжения , при , определяется как:

                                      (3.12)

Тогда                              

                                             (3.13)

4.  По кривой из [3] определим удельный эффективный ток  и рассчитываем эффективный ток в  при длительном режиме :

Удельный эффективный ток

Эффективный ток в  при длительном режиме :

                              (3.14)

где  - соответственно время пуска и торможения,  ;  - число циклов (пусков и торможений) в час, ;  - тормозной ток .

5.  Проверяем условие:

                                     (3.15)

Так как условие не выполняется, то увеличим , исходя из неравенства:

                                     (3.16)

Следовательно                        

Необходимо скорректировать  и :

3.2.3 Расчет параметров фазного дросселя

В данном преобразователе обмотка возбуждения двигателя выполняет функцию сглаживающего выходного фильтра. И энергии накопленной в ней достаточно для поддержания тока двигателя в момент отключения его от источника питания. Таким образом, отпадает необходимость применения дополнительного фазного дросселя.

Индуктивность обмотки возбуждения двигателя последовательного возбуждения

4  Система управления

Рассмотрим принципы разработки структурной схемы двухфазного широтно-импульсного преобразователя с общим узлом емкостной коммутации, работающего на общую нагрузку. Схема не содержит целого ряда электрических и электронных аппаратов, необходимых для нормального функционирования преобразователя. Так, в частности, отсутствуют датчики тока, напряжения, температуры и т.д., необходимые для сбора информации о состоянии цепей всего подвижного состава и элементов самого преобразователя. Однако, при разработке структурной схемы они будут учтены.

Источником питания ИП1 системы управления преобразователем (рисунок 3.6) должен служить автономный источник, в качестве которого целесообразно использовать аккумуляторную батарею. Поскольку элементы системы управления требуют в большинстве своём различные уровни питающего напряжения, то возникает необходимость согласования напряжения источника питания с их напряжением, для чего в системе управления используются маломощные преобразователи, питающие конкретных потребителей. В схеме они сведены в один блок ИП2.

Работу системы управления необходимо привязать к опорному генератору временного интервала, которым в преобразователях с широтной модуляцией является длительность периода регулирования. Длительность периода регулирования определяется параметрами силовых полупроводниковых приборов, используемых в качестве ключей сильноточных цепей преобразователя. Обычно генератором временного интервала является генератор прямоугольных импульсов, называемый генератором тактовых импульсов (ГТИ) или задающим генератором (ЗГ). Выполнение одного из основных требований, предъявляемых к системе управления – стабильности выходных параметров, поэтому элементную базу ЗГ представляет собой кварцевый резонатор. Так как частоты генерации импульсов кварцевых резонаторов лежит в больших пределах, а рабочая частота тиристоров составляет 1кГц, то в задающем генераторе предусматривается применение делителей частоты, понижающих выходную частоту ЗГ до приемлемого значения.