Число вентилей выпрямителя:
шт. (5.4).Число вентилей инвертора: шт. (5.5).Где П=6 — число плеч шестипульсового преобразователя.
6. Расчёт шунтирующих цепочек для выравнивания обратного напряжения между последовательно включенными вентилями.
Из-за разности обратных токов вентилей происходит неравномерное распределение напряжения между последовательно включенными вентилями. Это может привести к поочередному пробою вентилей в вентильном плече или самопроизвольному открыванию тиристоров. Для выравнивания напряжения между последовательно включёнными вентилями вентилями параллельно им включают шунтирующие резисторы RШ, и резистивно-емкостные цепи RBCB. Сопротивление шунтирующего резистора определяется по формуле для выпрямителя: Ом, (6.1).для инвертора: Ом, (6.2)где b — число последовательно включенных вентилей в вентильном плече В — выпрямитель, И — инвертор;UП — повторяющееся напряжение вентиля;Ub.max — максимальное обратное напряжение на вентильном плече;
а — число параллельно включенных вентилей в вентильном плече;I0m — максимальное значение обратного тока вентиля, А. Для выпрямителя выбираем RШВ=4,7 кОм. Для инвертора выбираем RШИ=3,3 кОм.
7. Расчёт внешней характеристики выпрямителя, расчёт естественной внешней характеристики инвертора, расчёт ограничительной характеристики инвертора.
Внешняя характеристика выпрямителя является прямолинейно падающей из-за потери напряжения при коммутации вентильных токов. Угол наклона внешней характеристики зависит от индуктивного сопротивления. Внешняя характеристика выпрямителя рассчитывается по формулегде Ud0 — напряжение холостого хода выпрямителя;
А=0,5 — коэффициент схемы;uK — напряжение короткого замыкания;
е=2 — число последовательно включённых вентильных плеч выпрямителя;ΔUB =1,4 В — прямое падение напряжения на открытом вентиле. Результаты расчёта характеристики в программеExcelи график представлен в приложении Б. Естественная характеристика инвертора строится по двум точкам: холостого хода (IИ=0; UИ=UИ.О.(β=0)cosβ) и номинальной нагрузки (IИ=IИН; UИ=UИН.Входное напряжение инвертора при работе под нагрузкой определяется по формулегде UИ.О.(cosβ)-начальная точка ограничительной характеристики инвертора; UИ.О.(β=0)=2,34U2И для мостовой схемы;β - угол опережения инвертора;uКЗ=1,5uКТ;bи — число последовательно включённых вентилей в вентильном плече инвертора. После подстановки известных значений в формулу получаем упрощённое выражение для расчёта характеристики. Результаты расчёта характеристики в программеExcelи график представлен в приложении В. Ограничительная характеристика строится по двум точкам: начальной точке (IИ=0; UИ=UИ.О.(β=0)) и точке номинальной нагрузки (IИ=IИН; UОГ). напряжение UОГ определяется по формуле:
где — угол запаса 5…100 эл при частоте сети 50 Гц. При подстановке известных значений в формулу получаем упрощённое выражение для расчёта характеристики.
Результаты расчёта характеристики в программеExcelи график представлен в приложении Г.
8. Расчёт временных диаграмм напряжений и токов выпрямителя и инвертора для заданного угла регулирования α, угла опережения β и угла коммутации вентильных токов γГрафик вентильной обмотки трансформатора представлен на рисунке 9.
1.Рис. 9.
1. График зависимости U2=f (t).График выпрямленного напряжения представлен на рисунке 9.
2.Рис. 9.
2. График зависимостиUd=f (t).График тока нагрузки представлен на рисунке 9.
3.Рис. 9.
3. График зависимости id=f (t).График тока сетевой обмотки представлен на рисунке 9.
4.Рис. 9.
4. График зависимости i1=f (t).
9. Расчёт зависимости коэффициента мощности χ тока преобразователя в выпрямительном и инверторном режимах.
Для выпрямителя коэффициент мощности рассчитывается по формуле:
где ν=0,995 — коэффициент несинусоидальности тока,γВ — угол коммутации вентильных токов, вычисляемый по формулеугол коммутации при Id=IdHугол коммутации при Id=0,5IdHугол коммутации при Id=0Коэффициент мощности при Id=IdHкоэффициент мощности при Id=0,5IdHкоэффициент мощности при Id=0График зависимости коэффициента мощности от тока нагрузки представлен на рисунке 10.
1.Рис. 10.
1. График зависимости коэффициента мощности выпрямителя от тока нагрузки χВ=f (Id).Для инвертора коэффициент мощности рассчитывается по формуле:γИ — угол коммутации вентильных токов в инверторе определяется по формуле:
угол коммутации при IИ=IИНугол коммутации при IИ=0,5IИНугол коммутации при IИ=0График зависимости коэффициента мощности от тока нагрузки инвертора представлен на рисунке 10.
2.Рис. 10.
2. График зависимости коэффициента мощности инвертора от тока нагрузки χВ=f (Id).Список использованной литературыl. Бурков А. Т. Электроника и преобразовательная техника: в 2 т.- М.:ФГБОУ «Учебнометодический центр по образованию нажелезнодорожном транспорте», 2015.
2. Харченко А. Ф. Неуправляемые силовые полупроводниковыевыпрямители: Уч. пос. — М.: МИИТ 2009.
3. Попков 0.
3. Основы преобразовательной техники: Уч. пос. для вузов. -М.: Издательский дом МЭИ‚ 2007.
4. Герман Л.А.‚ Дмитриенко А. В. Гирина Е.С. Дипломные и курсовыепроекты: Методические указания / Под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. В. А. Бугреева. — М.: МИИТ, 2009.
5. Розанов Ю.К.‚ Рябчицкий М. В., Кваснюк А. А. Силовая электроника:
Учебник для вузов. -М.: Издательский дом МЭИ, 2007.
6. Засорин С.Н.‚ Мицкевич В. А., Кучма К. Г. Электронная ипреобразовательная техника: Учебник для вузов ж.-д. транспорта — М.:Транспорт, 1981.
7. Забродин Ю. С. Промышленная Электроника: Учебник для вузов. — М: Высшая школа, 1982.
8. Чиженко И.М.‚ Руденко В.С.‚ Сенько В. И. Основы преобразовательнойтехники: Учеб. для вузов. — М.: Высшая школа, 1984.
9. Горбачев Г. Н., Чаплыгин Е. E. Промышленная Электроника: Учебник для вузов/Под ред. В. А. Лабунцова. — М.: Энергоатомиздат, 1988.
10.Куликов П. Б. Трехфазные выпрямители электрических железных дорог:
Уч. пос. — М.: РГОТУПС, 1998.
1 1. Полупроводниковые преобразовательные агрегаты тяговых подстанций /С.Д. Соколов, Ю. М. Бей, Я. Д. Гуральник, О. Г. Чаусов; под ред. С. Д. Соколова. — М.: Транспорт, 1975.
12.Замятин В. Я., Кондратьев Б. В., Петухов В. М. Мощныеполупроводниковые приборы. Тиристоры: Справочник. — М.: Радио и связь, 1987.
13.Чебовский О. Г., Моисеев Л. Г., Недошивин Р. П. Силовыеполупроводниковые приборы: Справочник. — М.: Энергоатомиздат, 1985.
14.Диоды: Справочник / О. П. Григорьев, В. Я. Замятин, Б. В. Кондратьев, С. Л. Пожидаев. — М.: Радио и связь, 1990.
15.Александров К. К. Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы. -М.: Издательство МЭИ, 2004.
16.Сайт компании ООО «Крон-ЭК"электронные компоненты, www.tiristor.ru.
