2.1 Обоснование и выбор схемы преобразователя
На рисунке 2.1 представлена структурная схема преобразователя частоты со звеном постоянного тока. Схема устройства (рис. 2.1), состоит из трехфазного асинхронного двигателя, у каждого двигателя свой инвертор со своей системой управления, LC-фильтр, который подключается к шине постоянного тока, а так же 3-х фазного мостового выпрямителя, который стоит на входе устройства.
Рисунок 2.1 – Структурная схема
Рекуперативные преобразователи
частоты со звеном постоянного тока (рисунок 2.2) содержат два одинаковых
диодно-транзисторных комплекса, между которыми включен LC-фильтр.
Один комплекс представляет собой автономный инвертор напряжения, а другой -
активный выпрямитель с двухсторонним обменом энергии между сетью и звеном
постоянного тока. Активный выпрямитель содержит прямой диодный выпрямительный
мост и обратный транзиторный инвертор, ведомый сетью.
При переходе двигателя в режим торможения постоянная составляющая тока на входе инвертора меняет направление на обратное по сравнению с двигательным режимом, что вызывает дополнительный заряд конденсатора фильтра.
Когда напряжение конденсатора становится больше выпрямленного напряжения диодного моста, то диоды выключаются.
Инверторы напряжения и рекуперативные преобразователи выполняются на полностью управляемых полупроводниковых приборах.
Рисунок 2.2 - Рекуперативный преобразователь частоты с АИН
2.2 Расчет и выбор элементов силовой схемы
2.2.1 Расчет и выбор двигателя
Для начала выберем двигатель. По заданию его выходная мощность равна 120 кВт. Выбираем асинхронный двигатель серии 4А: 4А280М2У3. Его основные характеристики приведены в таблицах 2.1 - 2.2.
Таблица 2.1 - Основные технические данные двигателя 4А280М2У3
Номинальная мощность |
Энергетические показатели |
Электромагнитные нагрузки |
||||
P2, кВт |
η, % |
cosφ |
Вβ, Тл |
А, А/см |
I, А/мм2 |
|
132 |
91,5 |
0,89 |
0,77 |
474 |
3,6 |
Таблица 2.2 - Параметры схемы замещения 4А280М2У3
В номинальном режиме |
||||
Xμ |
R`1 |
X`1 |
R``2 |
X``2 |
4,2 |
0,017 |
0,095 |
0,013 |
0,10 |
Синхронная частота вращения n1 = 3000 об/мин.
Номинальная частота вращения n2 = 2970 об/мин.
Напряжение сети Uф = 220 В.
Частота сеть (питающего напряжения) f1 = 50 Гц.
Количество двигателей k = 90 шт.
На рисунке 2.3 представлено габаритные и присоединительные размеры двигателя.
Рисунок 2.3 – Габаритные и присоединительные размеры двигателя
Скорость асинхронного двигателя определяется выражением
(2.1) |
где s - скольжение; f1- частота питающего напряжения; p - число пар полюсов.
Скольжение представляю относительной погрешностью синхронного вращения ротора со скоростью n2 относительно вращающегося со скоростью n1 магнитного поля и соответственно определяют как относительную разность
(2.2) |
По формуле (2.2) найдем скольжение.
Подставляем полученное значение скольжения в формулу (2.1) и находим скорость асинхронного двигателя.
Расчет эквивалентного сопротивления схемы замещения двигателя производим по схеме, представленной на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 – Схема замещения асинхронного двигателя
Эквивалентное сопротивление схемы замещения двигателя:
R = 1,146 Ом; X = 0,545 Ом.
Полная мощность на входе двигателя (трехфазная):
Полная мощность на входе двигателя (однофазная):
Ток потребляемый двигателем:
С запасом:
Напряжение находим по формуле
По току IVT и напряжению UVT выбираем транзисторный IGBT модуль со встроенным драйвером.
Выбираем интеллектуальный силовой модуль(IPM) серии S-PM200RSD060, с параметрами: U = 600 В, I = 200 А.
Интеллектуальные силовые модули (IPM) серии S - являются новым этапом развития силовых ключей на базе IGBT модулей и представляют собой функционально законченное изделие, исполненное в компактном изолированном корпусе и включающее в себя:
· силовые IGBT транзисторные ключи
· встроенные драйверы IGBT транзисторов
· встроенные цепи защиты:
-от короткого замыкания
-от перегрузки по току
-от перегрева
-по напряжению питания
· логические входы управления
Особенности:
· IGBT 3 го поколения с низким Uкэ нас;
· диоды с быстрым восстановлением;
· улучшенная схема защиты от короткого замыкания.
На рисунках 2.5, 2.6 и 2.7 представлены внешний вид размеры и схема IGBT модуля.
Рисунок 2.5 - Схема IGBT модуля
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.