Силовая преобразовательная техника: Методические указания к контрольной работе по одноименной дисциплине, страница 3

Исходя из численных значений указанных выше требований выбирается тиристор [7] и его параметры записываются в табл. 3.4. Значение тока I_ос.и принимается равным .

Таблица 3.4

Основные параметры коммутирующего тиристора VS2

Тип тиристора	Iос.ср.max, A	Iос.и, A	Uзс.п., B	tвыкл, мкс	tвкл., мкс

3.3.11. Выбор диода VD₀.
Данный диод должен удовлетворять следующим условиям

 (3.23)

где

,

.

Выбранный диод [8] должен отвечать данным условиям, а его параметры сводятся в табл. 3.5. Значение тока I_пр.и принимается равным .

Таблица 3.5

Основные параметры диода VD₀

Тип диода	Iпр.ср.max, A	Iпр.и., A	Uобр.и.п., B	tвос.обр., мкс

3.4. диапазон регулирования напряжения на

нагрузке

, (3.24)

где  U_н.min,U_н.mах – минимальное и максимальное значения напряжений на нагрузке

,   ;

g_min – минимальная скважность работы ключа ШИП

. (3.25)

3.5. Построение внешних характеристик

В широтно-импульсном преобразователе возможны три режима работы по току:

1) режим непрерывного тока.

2) граничный  режим.

3) режим прерывистых токов.

В режиме непрерывного тока (без учёта  падения напряжения на открытом ключе) внешняя характеристика ШИП описывается  следующим уравнением

, (3.26)

где  U_шип – напряжение на выходе ШИП (на нагрузке);

I_н– ток нагрузки.

В режиме непрерывного тока значение I_н, согласно заданию, изменяют в пределах от I_гр до .

Граничные значения ЭДС Е_гр и тока  нагрузки I_н.гр [2]

,       , (3.27)

 где коэффициенты a₁ и b₁ рассчитываются по формулам

,      . (3.28)

постоянная времени нагрузки , (3.29)

где - индуктивность якорной цепи.

напряжение ШИП  в граничном режиме

. (3.30)

В режиме прерывистых токов для заданного γ задаётся ряд значений ЭДС E  двигателя в диапазоне от E_гр до U_d и рассчитывается время t_m (длительность протекания тока)

. (3.31)

В этом режиме длительность протекания тока t_mдолжно удовлетворять неравенству

. (3.32)

Далее рассчитываются значения напряжений U_шип.пр и токов I_н.пр в этом режиме

 , (3.33) . (3.34)

Примерный вид внешних характеристик ШИП для различных режимов работы при γ=0,25; γ=0,5; γ=0,75; γ=0,92 изображен на рис.3.2.

 3.6. Расчёт пульсаций тока в нагрузке

3.6.1. Расчёт пульсаций тока в нагрузке в режиме непрерывного тока при γ=0,5.

Расчет пульсаций тока в данном режиме производится для значения ЭДС равного

.

максимальное и минимальное значения тока в нагрузке [2]

, (3.35)

. (3.36)

среднее значение тока в нагрузке в режиме непрерывного тока

. (3.37)

размах пульсаций тока

. (3.38)

Пульсации тока в нагрузке

. (3.39)

По результатам расчетов строятся временные диаграммы u_шип(t) и i_н(t) с указанием численных значений переменных по осям X и  Y (рис. 3.3).

3.6.2. Расчёт пульсаций тока в нагрузке в режиме прерывистого тока и скважности γ=0,5.

Расчет пульсаций тока производится для значения ЭДС равного

, (3.40)

где Е_гр –  граничное значение ЭДС при γ=0,5.

максимальное значение тока в нагрузке в режиме прерывистого тока [2]

. (3.41)

Очевидно, что минимальное значение тока в нагрузке I_н.min.пр  в этом режиме равно нулю, т.е. .

длительность протекания тока в данном случае

. (3.42)

среднее значение тока в нагрузке в режиме прерывистого тока

. (3.43)

Пульсации тока в нагрузке

. (3.44)

По результатам расчетов строятся временные диаграммы u_шип(t) и i_н(t) (рис. 3.4)

3.7. Расчет и построение электромеханических (скоростных) и механических характеристик ДПТ при γ=0,25; γ=0,5; γ=0,75; γ=0,92

3.7.1. Расчёт и построение скоростных характеристик.

Скоростная  характеристика ДПТ (зависимость угловой скорости ω от тока нагрузки I_н) описывается  уравнением [5,6]

, (3.45)

где     ,   . (3.46)

Подставляя в уравнение  значения напряжения U_шип и тока I_н для различных режимов работы ШИП и различных значений скважности γ (в соответствии с п.3.5), рассчитываются значения угловой скорости и строятся скоростные характеристики ДПТ (рис.3.5).

3.7.2. Расчёт и построение механических характеристик.

механическая  характеристика представляет зависимость угловой скорости ω от момента нагрузки M_н  на валу двигателя.

выражение для механической характеристики ДПТ имеет вид [5,6]

. (3.47)

Момент нагрузки и ток нагрузки (ток в якоре двигателя) связаны соотношением

. (3.48)

Подставляя в данные выражения значения напряжения U_шип и тока I_н для различных режимов работы ШИП (в соответствии с п.3.5) и различных значений скважности γ, рассчитываются значения угловой скорости и момента и строятся механические характеристики ДПТ (рис.3.6).

3.8. Построение временных диаграмм напряжений и токов

Временные диаграммы напряжений и токов, отражающие работу узла искусственной коммутации, строятся после расчета значений напряжений и токов в элементах схемы ШИП при скважности работы управляемого ключа γ=0,5 (табл.3.6).

Период работы управляемого ключа можно разделить на пять интервалов t₀ … t₁, t₁ … t₂,  t₂ … t₃,  t₃ … t₄,  t₄ … t₅(рис.3.7), на которых происходят изменение состояние элементов схемы (открытие или закрытие тиристоров, перезаряд конденсатора и т.д.). Рассмотрим более подробно процессы, происходящие на каждом интервале в режиме

Таблица 3.6

Значения напряжений и токов в элементах схемы ШИП при γ=0,5