Проектирование тягового полупроводникового преобразователя

Кафедра «Электроснабжение железных дорог»

Курсовой проект

«Проектирование тягового полупроводникового

преобразователя»

Выполнила: Лабада И.Ю.

группа ЭС-510

Проверил: Самонин А.П.

Санкт-Петербург

2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Исходные данные

Расчет напряжений, мощностей и токов преобразователя

Расчет токов в аварийных режимах

Разработка соединения силовых полупроводниковых приборов (СПП)

Исследование внешних характеристик

Исследование коммутации

Исследование коэффициента мощности

Исследование потерь энергии и КПД преобразователя

Заключение

ВВЕДЕНИЕ

В состав преобразовательного агрегата входят: блоки силовых полупроводниковых приборов; блоки управления, защиты и сигнализации; трансформаторно-реакторное оборудование; конденсаторы; система охлаждения; силовые шины; каркас; коммутационная аппаратура.

В данном курсовом проекте производится расчет выпрямителя. Выпрямитель представляет собой агрегат, состоящий из преобразовательного трансформатора, выпрямительной установки, сглаживающего фильтра, устройств управления, защиты и автоматического регулирования.

Выпрямительная установка выполняется на основе диодов и тиристоров.

Основное назначение выпрямителя заключается в преобразовании переменного тока в постоянный ток. В данном случае проектируется неуправляемый выпрямитель. Он выполняется на основе диодов и не имеет устройств управления и автоматического регулирования.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

221214

1.  РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ, ТОКОВ И МОЩНОСТЕЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Среднее значение выпрямленного напряжения холостого хода

Максимальное значение напряжения в контактной сети

 при  метрополитен.

Номинальный угол управления

 т.к. неуправляемый выпрямитель.

Линейное напряжение вторичной обмотки

Максимальное обратное напряжение на плече преобразователя

Коэффициент трансформации трансформатора

Среднее значение тока плеча в номинальном режиме

Эффективное значение тока плеча в номинальном режиме

Эффективное значение линейного тока вторичной обмотки в номинальном режиме

Эффективное значение фазного тока вторичной обмотки в номинальном режиме

Эффективное значение фазного тока первичной обмотки в номинальном режиме

Эффективное значение линейного тока первичной обмотки в номинальном режиме

Расчетная мощность трансформатора

Выбор прототипа трансформатора

В рамках данного курсового проекта выбирается прототип преобразовательного трансформатора. Это связано с тем, что при выборе трансформатора вполне может оказаться так, что промышленность не выпускает трансформаторы с предложенной в задании схемой соединения обмоток, а также номинальным вторичным напряжением.

Выбор прототипа преобразовательного трансформатора осуществляется по трем критериям:

1) По сфере применения (для ж.д., метро или гор. электротранспорта);

2) По типовой мощности трансформатора

- S_прот > (1.0 ... 1.25)S_T - для неуправляемых выпрямителей;

3)По номинальному линейному первичному напряжению U_1npOT = U₁.

Из полученных данных выбираем прототип преобразовательного трансформатора                     

 - типовая мощность трансформатора

 - мощность короткого замыкания

 - мощность холостого хода

 - напряжение короткого замыкания коммутации

Активное приведенное сопротивление фазы трансформатора

Индуктивное приведенное сопротивление фазы трансформатора

Эквивалентные анодные индуктивное и активное сопротивления

 - коэффициент, учитывающий индуктивное сопротивление энергосистемы

 - коэффициент, учитывающий активное сопротивление энергосистемы

2.  РАСЧЕТ ТОКОВ В АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ

Аварийным расчетным режимом является короткое замыкание в полюсах выпрямительного моста (точка КЗ).

Начало развития короткого замыкания совпадаете моментом окончания очередной коммутации. Это обусловлено тем, что в момент окончания коммутации в схеме происходят наибольшие коммутационные перенапряжения. Режим предшествующий к.з. - номинальный.

Амплитуда периодической составляющей тока короткого замыкания

 - ударный коэффициент для неуправляемых выпрямителей.

Максимальное значение тока короткого замыкания

3.  РАЗРАБОТКА СОЕДИНЕНИЯ СИЛОВЫХ

       ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ (СПП)

Выбор типа силового полупроводникового прибора трудная, многофакторная задача. На выбор типа СПП влияют такие факторы как мощность преобразователя, место его установки, способ охлаждения, стоимость прибора, функциональное назначение преобразователя, рабочая частота, ремонтопригодность и много других факторов.

В технике проектирования полупроводниковых преобразователей нет строгих правил по выбору СПП. В основном здесь работают знания и опыт проектировщика.

В рамках данного курсового проекта рекомендуется проводить выбор СПП по трем критериям:

1)  по функциональному назначению преобразователя (диод – для неуправляемого);

2)  по предельному току (I_FAVm ⁼ (1…2)I_pn);

3)  по максимальному импульсному обратному напряжению (U_RRM=(0.5 ... l)U_bm).

Охладитель выбирается типовой для данного типа СПП т.е. тот, который рекомендуется в справочниках. Выбор тепловых сопротивлений: R_thjc - из характеризующих параметров СПП; R_thch-, - из справочных данных охладителя; R_thhaи все переходные тепловые сопротивления по характеристике Z(th)tja(t) при выбранной скорости охлаждающего воздуха и заданном времени. Преобразователи внутренней установки оборудуются принудительной вентиляцией - V = 6 м/с, а наружной установки имеют естественное воздушное охлаждение -   V = 0 м/с.