Проектирование полупроводникового преобразователя, работающего в выпрямительном и инверторном режимах

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................................3

ЗАДАНИЕ........................................................................................................4

1.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ........................................ 5

1.2. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМ.............7

1.2.1. Выбор трансформатора...............................................................7

1.2.2. Выбор вентилей силового блока...............................................8

1.2.3. Проверка вентилей по нагреву..................................................10

1.2.4. Выбор нагрузок по напряжению...............................................11

1.3. РАСЧЕТ АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ ОТ К.3.........................................13

1.3.1.Расчет внутренних К.З.................................................................13

1.3.2. Расчет К.З. со стороны переменного тока................................17

1.4. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ..................................................................................19

1.4.1. Расчет элементов защиты коммутации в VS............................19

1.4.2. Расчет элементов защиты от коммутации в нагрузке.............20

1.5. РАСЧЕТ ИНДУКТИВНОСТИ ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ПРЕРЫВИСТОГО ТОКА В НАГРУЗКЕ..............................................22

2.РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫПРЯМИТЕЛЯ.........................23

2.1. Расчет внешних характеристик............................................................23

2.2. Расчет регулировочной характеристики.............................................27

3. РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ УСТАНОВКИ.......28

3.1. Расчет коэффициента полезного действия..........................................28

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................30

ЛИТЕРАТУРА.,,,.......................................................................................31

ВВЕДЕНИЕ.

Преобразовательные устройства служат для преобразования переменного напряжения (тока) в постоянное, постоянного напряжения (тока) в переменное, переменного напряжения (тока) одной частоты в переменное напряжение (ток) другой частоты, низкого постоянного напряжения в высокое постоянное напряжение и т.д.

Основными характеристиками преобразовательных устройств являются коэффициент полезного действия, коэффициент мощности и другие энергетические характеристики. Преимущества полупроводниковых преобразовательных устройств по сравнению с другими преобразователями неоспоримы: они обладают высокими регулировочными характеристиками и энергетическими показателями, имеют малые габариты и массу, просты и надёжны в эксплуатации. Кроме преобразования и регулирования тока и напряжения такие установки обеспечивают бесконтактную коммутацию токов в силовых вентилях. Благодаря указанным преимуществам полупроводниковые преобразовательные устройства получают широкое применение в различных отраслях народного хозяйства.

Исходные данные для проектирования преобразователя.

1)  U=380 В - напряжение питающей сети.

2)  Uc=±5% - колебания напряжения питающей сети

3)  Uн=340 В - номинальное значение выпрямленного напряжения на нагрузке

4)  Iн=25 А - номинальное значение выпрямленного тока в нагрузке

5)  Кп=1,6 - кратность кратковременной технологической перегрузки.

6)  tкп-20 мс - длительность кратковременной технологической перегрузки

7)  Кп’=1,1 - кратность длительной технологической перегрузки.

8)  tкп’=3 мс - продолжительность действия длительной технологической перегрузки

9)  q=40% - коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на нагрузке

10) Характер нагрузки:

я. д.- якорь двигателя

11)  Режим работы:

в - выпрямительный, и - инверторный

12)  Способ управления преобразователем:

управляемый

13)  Система защиты

внут. кз - внутренние короткие замыкания.

кз на =I - короткие замыкания на стороне постоянного тока

кз на ~ - короткие замыкания на стороне переменного

тока

ком. в VS и VD - коммутационные перенапряжения в

вентилях

14)  θс=10°С - температура окружающей среды.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ,

Мощность, передаваемая на нагрузку:

P_H=I_H··U_H=25 А ·340 В = 85000 Вm = 8,5кВт

преобразователь имеет среднюю мощность. Тогда Источником питания выбираем сеть трёхфазного переменного тока.

Из трёхфазных схем выпрямления отдаю предпочтение трёхфазному выпрямителю с нулевым выводом, т.к. он обеспечивает коэффициент пульсации q=25% от U_H, при требуемом q=40%, т.е. отпадает необходимость применения сглаживающего фильтра. Кроме того для работы этого выпрямителя требуется вдвое меньше вентилей, чем в трёхфазном мостовом выпрямителе.

При соединении вентилей в трёхфазную схему с "О" выводом постоянные составляющие токов вторичной обмотки создают ПВН. ПВН содержит постоянную и переменную составляющие.