Проектирование силовых блоков полупроводникового преобразователя: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплинам: “Преобразовательная техника” и “Основы преобразовательной техники”, страница 3

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/.

Предварительный выбор типа вентиля выполняется по прямому току, величина которого определяется известными соотношениями к току нагрузки, либо в зависимости от коэффициента, зависящего от типа схемы соединения блока вентилей (нулевая, мостовая и т.д.) и характера нагрузки (активная, индуктивная и т.п.) выбираемого по таблицам /8, с.76; 13, с.9, 7, 9-12/.

Методика выбора нагрузок на вентиль изложена в /1, с.20; 13, с.26;14; 15/

Допустимая токовая нагрузка на выбранный вентиль определяется температурой нагрева полупроводниковой структуры (θ).

В различных режимах работы максимально допустимые расчетные значения температуры монокристаллических структур вентилей составляют:

·  Номинальная θн = 140⁰С;

·  Периодически допустимая при кратковременных (t1 сек) технологических перегрузках θ^|_н = 160⁰С;

·  Аварийная (t0,02 сек) с последующим приложением нормальной нагрузки θ₁ = 175⁰С;

·  Аварийная (t0,01 сек) при отсутствии обратного напряжения на вентиле θ₂ = 190⁰С.

Температура перегрева структуры (Δθ) относительно температуры окружающей среды (θ_С) определяется мощностью электрических потерь(ΔР) и тепловым сопротивлением(R).

С учётом выше изложенного, допустимый ток нагрузки на вентиль в установившемся режиме работы равен:

,

где ,

R=R_В+R_В0+R₀

Установившиеся тепловые сопротивления R_В – вентиля; R_В0 – контакта вентиль – охладитель, R₀ – охладителя принимаются по каталожным данным /1, с. 23,35;13, табл. 1, с. 16; 6 и др./.

Усредненное динамическое сопротивление вентиля – R_Д и его пороговое напряжение включения – U₀ определяются по каталогам завода изготовителя /13, табл. 1/ и др., либо как