Электрооборудование промышленности

Значения, по которым выбираем вентили

194,2А

1065В

Табличные значения выбранных вентилей:

 

Расчет  потерь в выпрямителе для установившегося  режима работы электропривода ( ):

 (2.17)

 

 Вт

где k_cs = 0,577 для мостовой трехфазной схемы; R_on – динамическое сопротивление в проводящем состоянии вентиля; U_j – прямое падение напряжения на вентиле при токе 50 мА (U_j + R_onI_dm/k₁) – составляет около 1 В для диода или 1,3 В для тиристора; m_v – число вентилей в схеме.  

Максимальное  допустимое переходное сопротивление  охладитель-окружающая среда  в расчете на выпрямитель

 (2.18)

⁰С/Вт

где R_th(c-f) – термическое переходное сопротивление корпус–поверхность теплопроводящей пластины модуля.  

Температура кристалла

 (2.19)

⁰С

где R_th(j-c)DV – термическое переходное сопротивление кристалл–корпус для одного вентиля модуля; n_D – количество вентилей в модуле. Необходимо, чтобы выполнялось неравенство T_jDV ≤ 140 ⁰С. 

    2.6. Расчет параметров охладителя 

При установке  модулей (выпрямитель, инвертор) на общий  охладитель требуемое сопротивление  определяется аналогично суммарному сопротивлению  при параллельном включении резисторов

 (2.20)

⁰С/Вт 

Используя график зависимости теплового сопротивления от скорости воздушного потока при принудительном охлаждении радиатора (рис. 1), определяем что при скорости обдува V=4 м/с получаем

Определяем тепловое сопротивление охладителя

По полученным результатам выбираем охладитель для функциональной электрической схемы АД эл. привода с ПЧ.[6] 

    2.7. Расчет сглаживающего фильтра 

Для расчета  фильтра принимаем коэффициент  сглаживания пульсаций S = (3 ÷ 12). Чем больше S, тем больше габариты фильтра, поэтому выбираем S = 3. 

Коэффициент пульсаций на входе фильтра (отношение  амплитуды напряжения к среднему значению)

 (2.21)

где m – пульсность схемы выпрямления (m = 6 для трехфазной мостовой схемы, m = 2 для однофазной мостовой схемы).  

Параметр  сглаживания LC-фильтра

 (2.22)

где S = q_1вх/q_1вых – коэффициент сглаживания по первой гармонике; f_s – минимальная частота выходного напряжения в ПЧ, равная 30 Гц.

где Ls – индуктивность сети, приведенная  к звену постоянного тока.

В качестве индуктивности используем паразитную индуктивность питающей кабельной  линии, задаёмся длинной кабельной  линии  (50…100)м

Выбираем  погонную индуктивность из справочника  нГн. 

Индуктивность дросселя LC-фильтра для обеспечения коэффициента мощности на входе выпрямителя K_M=0,95 определяется из следующих условий:

 

Индуктивность питающей сети переменного тока

 (2.23)

мкГн

Ёмкость  конденсатора необходимой для реализации LC фильтра

;      (7.42)  

                                                         (2.24)

 мкФ

 мкФ

Определяем ёмкость С_о2 необходимую для возврата реактивной энергии в фильтр

 (2.26)

мкФ

где I_sm1– амплитудное значение тока в фазе двигателя, А; φ₁– угол сдвига между первой гармоникой фазного напряжения и фазного тока ; q₁– коэффициент пульсаций; f_sw – частота ШИМ, Гц.  

Для практической реализации фильтра используем конденсаторы с наибольшим значением емкости С₀₁, С₀₂, т.е. конденсаторы с емкостью 5332 мкФ. 

Амплитуда тока через конденсаторы фильтра  на частоте пульсаций выпрямленного  тока (по первой гармонике)

 (2.27)

А

А

где - наибольшая ёмкость из и , мкФ

 

В зависимости от величины емкости С₀₁ и амплитуды тока I_C0m формируем батарею конденсаторов емкостью не менее 5332 мкФ,напряжением не менее (1,1…1,2)∙U_d, т.е. (1,1…1,2)∙513 ≥ 615,6 В. 

Составляем батарею:

Выбираются  небольшие конденсаторы электролитические  с ёмкостью 680 мкФ напряжением 500 В, составляются пары из двух последовательно включённых конденсаторов,  ёмкость такой пары 340 мкФ, рабочее напряжение 1000 В. Получается параллельно включённых порядка 8 пар, 16 конденсаторов марки Siemens Matsushita Components .Номинальный ток конденсатора свыше 300А, срок службы 15 лет.

 

    2.8. Расчет снаббера 

Снаббер защищает цепь от пробоя напряжения, а в частности  защищает силовые транзисторы.

Рассматриваемая схема:

Выбранная схема  обладает рядом преимуществ:

1.Малое число  элементов.

2.Низкие потери  мощности.

3.Подходит для  средней и малой ёмкости конденсатора.

Подходит для  средней и малой емкости конденсатора. 
 

Мощность  в резисторе

Вт

Вт

где U – напряжение коллектор–эмиттер  в установившемся режиме, которое  равно напряжению звена постоянного  тока преобразователя системы АИН  ШИМ, ΔU – перенапряжение (рис. 7.6). Выбираем ёмкость снабберной цепи из расчёта 1 мкФ на 100А коммутированного тока. А значит берём С=2мкФ. 

Выбор величины сопротивления производится из условия минимума колебаний тока коллектора при включении IGBT

Ом

Ом

где L_Sn – индуктивность цепей снаббера, которая не должна быть более 10 нГн.  

Выбираем высокочастотные  резисторы.

По величине сопротивления и мощности реализуется резистор снаббера из десяти одноваттных сопротивлений типа МЛТ 2 Ом ± 10%, соединенных параллельно, для получения эквивалентного сопротивления 0,2 Ом мощностью 10 Вт. 

Собираем резистор R_CH

 

Выбор сверхвысокочастотного  диода 

Снабберный  диод выбирается по таблице П5 [3]. Выбираем по току в 20-50 раз меньше среднего тока IGBT транзистора

А

напряжение  снабберного диода 

Выбираем снабберный диод серии MBR5150E для функциональной электрической схемы АД электропривода с ПЧ. со следующими данными:

I_FAV=5 А;U_RRM=1500 В;U_FM=2.0 В; t_вкл=175 нс; t_откл=130 нс

Для нашей схемы  нам потребуется 1 диод.

 

Алгоритм  переключения IGBT ключей.

 
 

 

Строим временные диаграммы ступенчатых выходных напряжений ПЧ.

Временные диаграммы выходного напряжения ПЧ с ШИМ регулированием приведены  в П5.

( )                                 (2.31)

                        

                                                                     (2.32)

                         В                 

                         ; ;

                                                                              (2.33)

где                                                                                    (2.34)

Рассчитываем  текущие значения для каждого  периода (всего 10)используя         диаграммы выходного напряжения ПЧ с ШИМ регулированием.

Вт

Аналогично рассчитываем для остальных значений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

В

; ;

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

    В данном курсовом проекте рассчитан  УВ и ПЧ для функциональной электрической схемы асинхронного ЭП с ПЧ и электрической принципиальной схемы УВ. Рассчитаны все основные параметры и выбраны все необходимые элементы схемы.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК