Реферат: Проектирование тягового полупроводникового преобразоателя
--PAGE_BREAK--Для правильного выбора силовых полупроводниковых приборовнеобходимо выполнить расчёты токов короткого замыкания на шинах выпрямленного тока. На рис. 3.1 представлена схема возможных коротких замыканий трёхфазного мостового преобразователя, а на рис. 3.2 представлена расчётная схема замещения.
Схема возможных коротких замыканий трехфазного мостового преобразователя
<img width=«2» height=«40» src=«ref-2_1014735996-76.coolpic» v:shapes="_x0000_s1147"> <img width=«2» height=«40» src=«ref-2_1014735996-76.coolpic» v:shapes="_x0000_s1146"> <img width=«2» height=«37» src=«ref-2_1014736148-81.coolpic» v:shapes="_x0000_s1164">
А В С
<img width=«12» height=«51» src=«ref-2_1014736229-121.coolpic» v:shapes="_x0000_s1231"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014736350-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1138"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014736350-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1137"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014736350-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1134"> U1ф
<img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014736677-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1140"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014736677-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1141"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014736677-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1135"> I1
S1<img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014737004-106.coolpic» v:shapes="_x0000_s1142"><img width=«98» height=«26» src=«ref-2_1014737110-187.coolpic» v:shapes="_x0000_s1143 _x0000_s1144 _x0000_s1145 _x0000_s1167 _x0000_s1170"> <img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014737297-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1139"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014737297-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1136">
<img width=«146» height=«2» src=«ref-2_1014737515-81.coolpic» v:shapes="_x0000_s1232"> ТП
<img width=«2» height=«26» src=«ref-2_1014737596-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1148"><img width=«98» height=«2» src=«ref-2_1014737671-79.coolpic» v:shapes="_x0000_s1149"><img width=«2» height=«26» src=«ref-2_1014737596-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1162"><img width=«2» height=«26» src=«ref-2_1014737596-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1163">
<img width=«12» height=«51» src=«ref-2_1014737900-121.coolpic» v:shapes="_x0000_s1230"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014736350-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1154"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014736350-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1153"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014736350-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1150"> U2ф
<img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014736677-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1156"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014736677-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1157"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014736677-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1151"> I2
<img width=«15» height=«50» src=«ref-2_1014738675-129.coolpic» v:shapes="_x0000_s1152 _x0000_s1159"> <img width=«15» height=«50» src=«ref-2_1014738675-129.coolpic» v:shapes="_x0000_s1155 _x0000_s1160"> <img width=«15» height=«50» src=«ref-2_1014738933-128.coolpic» v:shapes="_x0000_s1158 _x0000_s1161">
<img width=«62» height=«14» src=«ref-2_1014739061-114.coolpic» v:shapes="_x0000_s1244"><img width=«2» height=«105» src=«ref-2_1014739175-79.coolpic» v:shapes="_x0000_s1172"> К1
<img width=«26» height=«14» src=«ref-2_1014739254-99.coolpic» v:shapes="_x0000_s1243"><img width=«88» height=«19» src=«ref-2_1014739353-130.coolpic» v:shapes="_x0000_s1242"><img width=«2» height=«158» src=«ref-2_1014739483-82.coolpic» v:shapes="_x0000_s1173"><img width=«2» height=«50» src=«ref-2_1014739565-77.coolpic» v:shapes="_x0000_s1171">
<img width=«2» height=«26» src=«ref-2_1014737596-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1183"><img width=«27» height=«27» src=«ref-2_1014739717-156.coolpic» v:shapes="_x0000_s1182"><img width=«2» height=«26» src=«ref-2_1014737596-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1179"><img width=«27» height=«27» src=«ref-2_1014739717-156.coolpic» v:shapes="_x0000_s1178"><img width=«350» height=«2» src=«ref-2_1014740104-87.coolpic» v:shapes="_x0000_s1177"> VD4 VD1
<img width=«2» height=«113» src=«ref-2_1014740191-80.coolpic» v:shapes="_x0000_s1204"> <img width=«2» height=«113» src=«ref-2_1014740271-90.coolpic» v:shapes="_x0000_s1205">
<img width=«2» height=«26» src=«ref-2_1014737596-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1192"><img width=«27» height=«27» src=«ref-2_1014739717-156.coolpic» v:shapes="_x0000_s1191"><img width=«2» height=«26» src=«ref-2_1014737596-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1188"><img width=«27» height=«27» src=«ref-2_1014739717-156.coolpic» v:shapes="_x0000_s1187"><img width=«350» height=«2» src=«ref-2_1014740104-87.coolpic» v:shapes="_x0000_s1186"> К2 VD6 VD3
<img width=«62» height=«38» src=«ref-2_1014740910-163.coolpic» v:shapes="_x0000_s1247"><img width=«2» height=«58» src=«ref-2_1014741073-77.coolpic» v:shapes="_x0000_s1207"><img width=«2» height=«177» src=«ref-2_1014741150-83.coolpic» v:shapes="_x0000_s1208"><img width=«26» height=«2» src=«ref-2_1014741233-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1209"><img width=«26» height=«2» src=«ref-2_1014741233-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1206"> UZ
<img width=«12» height=«51» src=«ref-2_1014741383-117.coolpic» v:shapes="_x0000_s1229">
<img width=«26» height=«2» src=«ref-2_1014741500-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1246"><img width=«65» height=«45» src=«ref-2_1014741575-171.coolpic» v:shapes="_x0000_s1245"><img width=«14» height=«14» src=«ref-2_1014741746-91.coolpic» v:shapes="_x0000_s1222"><img width=«10» height=«11» src=«ref-2_1014741837-97.coolpic» v:shapes="_x0000_s1221"><img width=«14» height=«14» src=«ref-2_1014741746-91.coolpic» v:shapes="_x0000_s1220"><img width=«10» height=«11» src=«ref-2_1014741837-97.coolpic» v:shapes="_x0000_s1219"><img width=«2» height=«26» src=«ref-2_1014737596-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1201"><img width=«27» height=«27» src=«ref-2_1014739717-156.coolpic» v:shapes="_x0000_s1200"><img width=«2» height=«26» src=«ref-2_1014737596-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1197"><img width=«27» height=«27» src=«ref-2_1014739717-156.coolpic» v:shapes="_x0000_s1196"><img width=«350» height=«2» src=«ref-2_1014740104-87.coolpic» v:shapes="_x0000_s1195"> VD2 VD5 Id
<img width=«134» height=«38» src=«ref-2_1014742671-201.coolpic» v:shapes="_x0000_s1250"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014742872-106.coolpic» v:shapes="_x0000_s1210"> - +
<img width=«15» height=«24» src=«ref-2_1014742978-103.coolpic» v:shapes="_x0000_s1211">
<img width=«15» height=«27» src=«ref-2_1014743081-108.coolpic» v:shapes="_x0000_s1213"><img width=«38» height=«14» src=«ref-2_1014743189-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1249">
<img width=«364» height=«67» src=«ref-2_1014743293-370.coolpic» v:shapes="_x0000_s1248">
<img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014743663-108.coolpic» v:shapes="_x0000_s1212"> К3 Ld
<img width=«363» height=«19» src=«ref-2_1014743771-202.coolpic» v:shapes="_x0000_s1251"><img width=«35» height=«22» src=«ref-2_1014743973-117.coolpic» v:shapes="_x0000_s1252"><img width=«158» height=«2» src=«ref-2_1014744090-82.coolpic» v:shapes="_x0000_s1253"><img width=«2» height=«26» src=«ref-2_1014744172-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1214"><img width=«50» height=«50» src=«ref-2_1014744247-248.coolpic» v:shapes="_x0000_s1217"> К4
<img width=«62» height=«38» src=«ref-2_1014744495-179.coolpic» v:shapes="_x0000_s1216">
<img width=«14» height=«2» src=«ref-2_1014744674-74.coolpic» v:shapes="_x0000_s1223"><img width=«170» height=«2» src=«ref-2_1014744748-82.coolpic» v:shapes="_x0000_s1215"><img width=«170» height=«2» src=«ref-2_1014744748-82.coolpic» v:shapes="_x0000_s1218"> ТД
Рис. 3.1
Расчётная схема замещения при коротком замыкании на шинах трёхфазного мостового преобразователя
<img width=«2» height=«74» src=«ref-2_1014744912-78.coolpic» v:shapes="_x0000_s1262"><img width=«194» height=«2» src=«ref-2_1014744990-83.coolpic» v:shapes="_x0000_s1263"> <img width=«38» height=«38» src=«ref-2_1014745073-197.coolpic» v:shapes="_x0000_s1257"> <img width=«38» height=«38» src=«ref-2_1014745073-197.coolpic» v:shapes="_x0000_s1259"> <img width=«38» height=«38» src=«ref-2_1014745073-197.coolpic» v:shapes="_x0000_s1260"> <img width=«2» height=«74» src=«ref-2_1014744912-78.coolpic» v:shapes="_x0000_s1261"><img width=«2» height=«74» src=«ref-2_1014744912-78.coolpic» v:shapes="_x0000_s1258">
еа еb еc
<img width=«15» height=«50» src=«ref-2_1014745820-131.coolpic» v:shapes="_x0000_s1254 _x0000_s1255"> <img width=«15» height=«50» src=«ref-2_1014745951-133.coolpic» v:shapes="_x0000_s1264 _x0000_s1265"> <img width=«16» height=«50» src=«ref-2_1014746084-135.coolpic» v:shapes="_x0000_s1269 _x0000_s1270">
<img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014746219-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1271"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014736350-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1267"><img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014746219-109.coolpic» v:shapes="_x0000_s1256"> Lа La La
<img width=«25» height=«110» src=«ref-2_1014746546-271.coolpic» v:shapes="_x0000_s1266 _x0000_s1273 _x0000_s1274"> <img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014737004-106.coolpic» v:shapes="_x0000_s1268"> <img width=«15» height=«26» src=«ref-2_1014737004-106.coolpic» v:shapes="_x0000_s1272"> <img width=«22» height=«39» src=«ref-2_1014747029-149.coolpic» v:shapes="_x0000_s1275"> <img width=«22» height=«39» src=«ref-2_1014747029-149.coolpic» v:shapes="_x0000_s1276">
<img width=«2» height=«86» src=«ref-2_1014747327-79.coolpic» v:shapes="_x0000_s1277"><img width=«2» height=«86» src=«ref-2_1014747327-79.coolpic» v:shapes="_x0000_s1278">
Rа Ra Ra
<img width=«38» height=«21» src=«ref-2_1014747485-145.coolpic» v:shapes="_x0000_s1281"><img width=«38» height=«21» src=«ref-2_1014747485-145.coolpic» v:shapes="_x0000_s1280"><img width=«50» height=«2» src=«ref-2_1014747775-77.coolpic» v:shapes="_x0000_s1295"><img width=«50» height=«2» src=«ref-2_1014747775-77.coolpic» v:shapes="_x0000_s1296"><img width=«2» height=«110» src=«ref-2_1014747929-80.coolpic» v:shapes="_x0000_s1290"><img width=«2» height=«110» src=«ref-2_1014747929-80.coolpic» v:shapes="_x0000_s1289"><img width=«2» height=«110» src=«ref-2_1014747929-80.coolpic» v:shapes="_x0000_s1285"><img width=«38» height=«21» src=«ref-2_1014747485-145.coolpic» v:shapes="_x0000_s1279"><img width=«2» height=«110» src=«ref-2_1014747929-80.coolpic» v:shapes="_x0000_s1286"><img width=«50» height=«2» src=«ref-2_1014747775-77.coolpic» v:shapes="_x0000_s1294"><img width=«2» height=«110» src=«ref-2_1014747929-80.coolpic» v:shapes="_x0000_s1287"><img width=«2» height=«110» src=«ref-2_1014747929-80.coolpic» v:shapes="_x0000_s1288"> VD1 VD3 VD5
<img width=«38» height=«20» src=«ref-2_1014748631-147.coolpic» v:shapes="_x0000_s1282 _x0000_s1298"> <img width=«38» height=«20» src=«ref-2_1014748631-147.coolpic» v:shapes="_x0000_s1284 _x0000_s1301"> <img width=«38» height=«20» src=«ref-2_1014748631-147.coolpic» v:shapes="_x0000_s1283 _x0000_s1299"> <img width=«38» height=«2» src=«ref-2_1014749072-76.coolpic» v:shapes="_x0000_s1291"> <img width=«38» height=«2» src=«ref-2_1014749072-76.coolpic» v:shapes="_x0000_s1300"> <img width=«38» height=«2» src=«ref-2_1014749072-76.coolpic» v:shapes="_x0000_s1297">
VD4 VD6 VD2
<img width=«242» height=«2» src=«ref-2_1014749300-84.coolpic» v:shapes="_x0000_s1312">
Рис. 3.2
продолжение
--PAGE_BREAK-- Эквивалентное анодное активное сопротивление одной фазы, приведённое ко вторичной обмотке, и анодное индуктивное сопротивление определяются соответственно по формулам [1, с.313]
<img width=«85» height=«24» src=«ref-2_1014749384-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">,
где <img width=«33» height=«23» src=«ref-2_1014749553-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075"> анодное индуктивное сопротивление трансформатора;
<img width=«35» height=«24» src=«ref-2_1014749659-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076"> индуктивное сопротивление питающей сети.
<img width=«116» height=«48» src=«ref-2_1014749766-338.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">,
где
uk– напряжение короткого замыкания преобразовательного трансформатора, (в процентах).
<img width=«35» height=«24» src=«ref-2_1014750104-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078"><img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1014750213-96.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">,
<img width=«189» height=«41» src=«ref-2_1014750309-460.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">,
<img width=«193» height=«24» src=«ref-2_1014750769-343.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">.
<img width=«89» height=«25» src=«ref-2_1014751112-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">,
где <img width=«35» height=«24» src=«ref-2_1014751314-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">активное сопротивление, вычисленное из опыта сквозного короткого замыкания;
<img width=«36» height=«25» src=«ref-2_1014751435-126.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084"> активное сопротивление питающей сети.
<img width=«73» height=«49» src=«ref-2_1014751561-267.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">,
<img width=«61» height=«44» src=«ref-2_1014751828-208.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">
где РКЗ, uk– соответственно потери и напряжение (в процентах) короткого замыкания преобразовательного трансформатора.
<img width=«169» height=«41» src=«ref-2_1014752036-424.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">;
<img width=«153» height=«41» src=«ref-2_1014752460-366.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">;
<img width=«204» height=«24» src=«ref-2_1014752826-359.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089">.
Ток короткого замыкания определяется по формуле
<img width=«412» height=«53» src=«ref-2_1014753185-941.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">
где <img width=«28» height=«17» src=«ref-2_1014754126-102.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">амплитуда периодической составляющей тока короткого замыкания;
<img width=«27» height=«17» src=«ref-2_1014754228-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">фазовый угол сдвига между кривыми напряжения и тока;
<img width=«25» height=«17» src=«ref-2_1014754331-98.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093"> угол коммутации выпрямителя.
<img width=«125» height=«59» src=«ref-2_1014754429-508.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">,
<img width=«88» height=«48» src=«ref-2_1014754937-293.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">,
<img width=«104» height=«23» src=«ref-2_1014755230-325.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">,
<img width=«220» height=«59» src=«ref-2_1014755555-584.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097">,
<img width=«239» height=«55» src=«ref-2_1014756139-771.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">,
<img width=«177» height=«45» src=«ref-2_1014756910-473.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099">,
<img width=«181» height=«24» src=«ref-2_1014757383-443.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">,
<img width=«233» height=«48» src=«ref-2_1014757826-597.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101">,
Результаты расчёта токов короткого замыкания представлены в табл. 3.1
Таблица 3.1
Значения тока короткого замыкания
ωt,º
i
к
, А
ωt,º
i
к
, А
ωt,º
i
к
, А
0
-7653,228775
144
10380,72355
288
-14705,95287
6
-6315,124687
150
9640,645671
294
-14793,83143
12
-4928,67503
156
8778,359639
300
-14732,81892
18
-3508,872364
162
7803,470108
306
-14523,45867
24
-2071,076544
168
6726,813947
312
-14167,92055
30
-630,8464196
174
5560,34152
318
-13669,97716
36
796,2306503
180
4316,985779
324
-13034,96248
42
2194,709592
186
3010,520572
330
-12269,71342
48
3549,456856
192
1655,409753
336
-11382,49492
54
4845,816236
198
266,6487265
342
-10382,90937
60
6069,769467
204
-1140,399834
348
-9281,79139
66
7208,089828
210
-2550,174286
354
-8091,089125
72
8248,48707
216
-3947,084507
360
-6823,733326
78
9179,742093
222
-5315,682685
84
9991,829874
228
-6640,832554
90
10676,02933
234
-7907,875223
96
11225,01886
240
-9102,789765
102
11632,95662
246
-10212,34682
108
11895,5445
252
-11224,25353
114
12010,07526
258
-12127,28821
120
11975,46218
264
-12911,42327
126
11792,25101
270
-13567,93509
132
11462,61399
276
-14089,49957
138
10990,32607
282
-14470,27235
По результатам результатов расчёта построен график кривой тока короткого замыкания на рис. 4.1.
<img width=«411» height=«378» src=«ref-2_1014758423-2731.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102">
Рис. 4.1
4. ВЫБОР ТИПА ДИОДА И РАЗРАБОТКА СОЕДИНЕНИЯ СХЕМЫ ПЛЕЧА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.
4.1. Выбор типа диода.
Выбор диода производиться по двум параметрам:
· предельный ток диода <img width=«43» height=«24» src=«ref-2_1014761154-137.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103">
<img width=«75» height=«24» src=«ref-2_1014761291-176.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104">
· максимальное обратное повторяющееся напряжение <img width=«44» height=«23» src=«ref-2_1014761467-141.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105">
<img width=«101» height=«24» src=«ref-2_1014761608-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">
Так как СПП имеют низкую перегрузочную способность, то при расчете необходимо рассмотреть три режима работы тягового преобразователя:
1) режим длительной нагрузки <img width=«100» height=«24» src=«ref-2_1014761827-195.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107">
2) режим рабочей перегрузки <img width=«127» height=«24» src=«ref-2_1014762022-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108">но не чаще чем через каждые <img width=«77» height=«21» src=«ref-2_1014762253-177.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">
3) режим аварийной перегрузки <img width=«123» height=«24» src=«ref-2_1014762430-228.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">
В расчете определяем число параллельных (а) СПП для перечисленных выше режимов, а затем принимаем наибольшее из них и округляют его до большего целого числа, если дробная часть превышает 0,1.
<img width=«76» height=«23» src=«ref-2_1014762658-184.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111">
<img width=«291» height=«41» src=«ref-2_1014762842-574.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112">
На основании выше указанных значений, выбираем для расчета диод Д253-1600 с охладителем О153-150.
Характеристики диода:
· максимальное обратное напряжение <img width=«96» height=«23» src=«ref-2_1014763416-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113">
· предельный ток диода <img width=«100» height=«24» src=«ref-2_1014763631-223.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">
· ударный повторяющийся ток <img width=«88» height=«24» src=«ref-2_1014763854-199.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">
· пороговое напряжение <img width=«88» height=«25» src=«ref-2_1014764053-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">
· дифференциальное сопротивление <img width=«89» height=«23» src=«ref-2_1014764259-199.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">
· тепловое сопротивление структура-контур <img width=«139» height=«27» src=«ref-2_1014764458-298.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118">
· тепловое сопротивление корпус-охладитель <img width=«141» height=«25» src=«ref-2_1014764756-290.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119">
· тепловое сопротивление охладитель – окружающая среда при естественном охлаждении и температуре воздуха <img width=«40» height=«21» src=«ref-2_1014765046-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120"> <img width=«133» height=«25» src=«ref-2_1014765181-277.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121">
· максимальная допустимая температура полупроводниковой структуры <img width=«77» height=«27» src=«ref-2_1014765458-200.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122">
· наибольшая возможная разность зарядов восстановления последовательно включенных приборов <img width=«115» height=«23» src=«ref-2_1014765658-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123">
· переходное тепловое сопротивление за время соответствующее эквивалентному прямоугольному импульсу мощности (t=6мс) <img width=«124» height=«25» src=«ref-2_1014765904-262.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">
· переходное тепловое сопротивление переход корпус за время τ=6 мс (соответствует 120 эл. град.) <img width=«133» height=«25» src=«ref-2_1014766166-272.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">
· переходное тепловое сопротивление переход корпус за период Т=20 мс <img width=«117» height=«24» src=«ref-2_1014766438-249.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126">
· переходное тепловое сопротивление цепи структура-корпус, за время перегрузки tx=100c<img width=«117» height=«25» src=«ref-2_1014766687-251.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127">
Расчет предельного тока по формуле нагрузочной способности:
<img width=«292» height=«80» src=«ref-2_1014766938-837.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128"> (16)
где: <img width=«31» height=«25» src=«ref-2_1014767775-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129"> — установившееся тепловое сопротивление цепи полупроводниковая структура -
охлаждающая среда, <img width=«59» height=«24» src=«ref-2_1014767904-166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130">
<img width=«17» height=«24» src=«ref-2_1014768070-102.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131"> — температура окружающей среды, <img width=«24» height=«21» src=«ref-2_1014768172-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">;
<img width=«20» height=«27» src=«ref-2_1014768278-108.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133"> — коэффициент формы тока, <img width=«72» height=«47» src=«ref-2_1014768386-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134"> .
<img width=«168» height=«25» src=«ref-2_1014768631-316.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135">
<img width=«283» height=«27» src=«ref-2_1014768947-491.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136">;
<img width=«397» height=«69» src=«ref-2_1014769438-1026.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137">
Находим число параллельных СПП в плече в общем случае определяется из соотношения:
<img width=«100» height=«48» src=«ref-2_1014770464-277.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138"> (17)
где: <img width=«17» height=«25» src=«ref-2_1014770741-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139"> — ток плеча преобразователя для соответствующего режима его работы (в режиме длительной нагрузки <img width=«99» height=«27» src=«ref-2_1014770841-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140">, в режиме кратковременной перегрузки <img width=«80» height=«27» src=«ref-2_1014771056-188.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141"> для режима аварийной перегрузки ток плеча принимается равным амплитуде <img width=«21» height=«24» src=«ref-2_1014771244-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142"> тока короткого замыкания), А;
<img width=«37» height=«24» src=«ref-2_1014771347-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143"> — предельный ток диода, А;
<img width=«21» height=«23» src=«ref-2_1014771478-108.coolpic» alt="*" v:shapes="_x0000_i1144"> — коэффициент нагрузки или коэффициент использования приборов по току в зависимости от длительной перегрузки:
<img width=«105» height=«48» src=«ref-2_1014771586-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145"> (18)
<img width=«19» height=«23» src=«ref-2_1014771880-102.coolpic» alt="*" v:shapes="_x0000_i1146"> — коэффициент, учитывающий снижение предельного тока из-за повышенной температуры охлаждающей среды, если не оговорены условия охлаждения, то <img width=«47» height=«23» src=«ref-2_1014771982-136.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147">
<img width=«95» height=«48» src=«ref-2_1014772118-303.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148"> — коэффициент перегрузки в различных режимах;
<img width=«35» height=«25» src=«ref-2_1014772421-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149"> — среднее значение тока перегрузки. В режиме длительной нагрузки этот ток равен предельному току <img width=«37» height=«24» src=«ref-2_1014771347-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150">, который вычисляется по формуле (16). Для режимов рабочей и аварийной перегрузок ток рассчитывается по формулам (19) и (21) соответственно.
<img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1014772687-101.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151"> — коэффициент неравномерности распределения тока в параллельных ветвях. При проектировании допускают неравномерность распределения тока 10%, что соответствует <img width=«59» height=«24» src=«ref-2_1014772788-149.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152">
<img width=«101» height=«41» src=«ref-2_1014772937-278.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153">,
<img width=«119» height=«41» src=«ref-2_1014773215-289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">
<img width=«144» height=«41» src=«ref-2_1014773504-388.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155">
Округляя до наибольшего, получаем <img width=«41» height=«19» src=«ref-2_1014773892-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">
Режим рабочей перегрузки для полупроводниковых приборов учитывается в том случае, если длительность перегрузки не превышает 100с:
<img width=«439» height=«77» src=«ref-2_1014774010-1076.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157"> (19)
где: <img width=«131» height=«25» src=«ref-2_1014775086-265.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158"> — одно из значений температуры структуры при кратности нагрузки <img width=«67» height=«48» src=«ref-2_1014775351-237.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">, предшествовавшей режиму перегрузки, обычно принимается по условиям эксплуатации <img width=«136» height=«21» src=«ref-2_1014775588-251.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160">
<img width=«91» height=«41» src=«ref-2_1014775839-238.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161">– коэффициент скважности импульсов прямого тока;
<img width=«32» height=«25» src=«ref-2_1014776077-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162"> — одно из значений потерь мощности:
<img width=«220» height=«27» src=«ref-2_1014776205-395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163"> (20)
Примем <img width=«53» height=«21» src=«ref-2_1014776600-140.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164"> тогда:
<img width=«171» height=«25» src=«ref-2_1014776740-312.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">
<img width=«376» height=«27» src=«ref-2_1014777052-607.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166">
<img width=«213» height=«27» src=«ref-2_1014777659-393.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">
<img width=«555» height=«72» src=«ref-2_1014778052-1368.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">
<img width=«127» height=«41» src=«ref-2_1014779420-320.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">
<img width=«117» height=«41» src=«ref-2_1014779740-283.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170">
<img width=«124» height=«44» src=«ref-2_1014780023-341.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171">
В режиме аварийной перегрузки при <img width=«21» height=«24» src=«ref-2_1014771244-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172"> и времени перегрузки <img width=«60» height=«19» src=«ref-2_1014780467-147.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173"> (один полу период при частоте <img width=«68» height=«21» src=«ref-2_1014780614-165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">) ток перегрузки определяется:
<img width=«313» height=«76» src=«ref-2_1014780779-799.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175"> (21)
<img width=«439» height=«69» src=«ref-2_1014781578-1109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176">
<img width=«131» height=«41» src=«ref-2_1014782687-332.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">
<img width=«121» height=«41» src=«ref-2_1014783019-286.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178">
<img width=«140» height=«44» src=«ref-2_1014783305-385.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179">
Округляем до наибольшего, получаем <img width=«40» height=«19» src=«ref-2_1014783690-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180">
На основании сравнения расчета для номинального режима <img width=«39» height=«19» src=«ref-2_1014783806-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181"> , режима рабочей перегрузки <img width=«36» height=«19» src=«ref-2_1014783921-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182"> и аварийного режима <img width=«37» height=«19» src=«ref-2_1014784033-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183"> принимаем максимальное число параллельных ветвей <img width=«41» height=«19» src=«ref-2_1014784147-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184"> продолжение
--PAGE_BREAK--
4.2. Разработка соединения схемы плеча преобразователя.
Число последовательных СПП определяется из соотношения:
<img width=«111» height=«47» src=«ref-2_1014784264-314.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185"> (22)
где: <img width=«28» height=«24» src=«ref-2_1014730737-119.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186"> — максимальное обратное напряжение на плече преобразователя в номинальном режиме, В;
<img width=«37» height=«24» src=«ref-2_1014784697-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187"> — неповторяющееся импульсное напряжение, В;
<img width=«17» height=«24» src=«ref-2_1014784832-98.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188"> — коэффициент неравномерности распределения напряжения, в расчетах принимается равным 1,1;
<img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1014784930-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1189"> — кратность перенапряжений, принимаем равным 1,7…1,8 для тяговых преобразователей.
<img width=«121» height=«24» src=«ref-2_1014785033-244.coolpic» v:shapes="_x0000_i1190">
<img width=«161» height=«24» src=«ref-2_1014785277-295.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191">
<img width=«147» height=«41» src=«ref-2_1014785572-361.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192">
Получаем значение <img width=«12» height=«15» src=«ref-2_1014785933-83.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193">, округляем в большую сторону до целого числа, таким образом получаем <img width=«40» height=«19» src=«ref-2_1014786016-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1194">
Для равномерного деления напряжения применяют активные (<img width=«27» height=«23» src=«ref-2_1014786128-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195">), емкостные (С) и смешанные (RСD) цепи, включаемые параллельно СПП (рис.4.).
Групповое соединение СПП в одном плече преобразователя
<img width=«328» height=«341» src=«ref-2_1014786244-18249.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">
Рис.4
Сопротивление шунтирующих резисторов, рассчитываем по формуле:
<img width=«147» height=«47» src=«ref-2_1014804493-415.coolpic» v:shapes="_x0000_i1196"> (23)
где: <img width=«12» height=«15» src=«ref-2_1014785933-83.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197"> — число последовательных приборов;
<img width=«88» height=«23» src=«ref-2_1014804991-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198"> — наибольшее допустимое мгновенное напряжение для одного СПП данного класса (повторяющееся напряжение), В;
<img width=«28» height=«24» src=«ref-2_1014730737-119.coolpic» v:shapes="_x0000_i1199"> — наибольшее мгновенное обратное напряжение на плече, В;
<img width=«33» height=«23» src=«ref-2_1014805327-129.coolpic» alt="*" v:shapes="_x0000_i1200"> — наибольший повторяющийся импульсный обратный ток СПП, А.
<img width=«220» height=«44» src=«ref-2_1014805456-533.coolpic» v:shapes="_x0000_i1201">
Мощность резистора определяется по формуле:
<img width=«92» height=«48» src=«ref-2_1014805989-286.coolpic» v:shapes="_x0000_i1202"> (24)
где: <img width=«43» height=«25» src=«ref-2_1014806275-146.coolpic» v:shapes="_x0000_i1203"> — эффективное значение напряжения прикладываемого к резистору, В.
<img width=«248» height=«41» src=«ref-2_1014806421-513.coolpic» v:shapes="_x0000_i1204">
<img width=«160» height=«44» src=«ref-2_1014806934-403.coolpic» v:shapes="_x0000_i1205">
Емкость конденсатора в активно-емкостном делителе определяют, используя соотношение:
<img width=«133» height=«47» src=«ref-2_1014807337-403.coolpic» v:shapes="_x0000_i1206"> (25)
где: <img width=«35» height=«23» src=«ref-2_1014807740-133.coolpic» v:shapes="_x0000_i1207"> — наибольшая возможная разность зарядов восстановления последовательно включенных приборов, Кл.
<img width=«232» height=«44» src=«ref-2_1014807873-555.coolpic» v:shapes="_x0000_i1208">
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВНЕШНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА И ИССЛЕДОВАНИЕ КОММУТАЦИИ.
5.1. Исследование внешней характеристики и коэффициента мощности.
Одной из важнейших характеристик, определяющих работу выпрямителя, является его внешняя характеристика, которая представляет собой зависимость среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока <img width=«52» height=«24» src=«ref-2_1014808428-150.coolpic» v:shapes="_x0000_i1209">.
С увеличением тока нагрузки выпрямленное напряжение уменьшается. Потери в преобразователе можно условно разделить на следующие основные составляющие:
· потеря напряжения на коммутации <img width=«44» height=«25» src=«ref-2_1014808578-145.coolpic» v:shapes="_x0000_i1210">
· потеря напряжения на активных сопротивлениях (в обмотках трансформатора) <img width=«45» height=«24» src=«ref-2_1014808723-144.coolpic» v:shapes="_x0000_i1211">
· потеря напряжения на силовых полупроводниковых приборах <img width=«44» height=«24» src=«ref-2_1014808867-142.coolpic» v:shapes="_x0000_i1212">
Потеря напряжения на коммутацию:
<img width=«121» height=«43» src=«ref-2_1014809009-284.coolpic» v:shapes="_x0000_i1213"> (26)
<img width=«204» height=«41» src=«ref-2_1014809293-467.coolpic» v:shapes="_x0000_i1214">
Потеря напряжения на активных сопротивлениях:
<img width=«195» height=«41» src=«ref-2_1014809760-426.coolpic» v:shapes="_x0000_i1215"> (27)
где: <img width=«13» height=«17» src=«ref-2_1014810186-86.coolpic» v:shapes="_x0000_i1216">-угол коммутации выпрямителя;
<img width=«165» height=«51» src=«ref-2_1014810272-424.coolpic» v:shapes="_x0000_i1217"> (28)
<img width=«105» height=«23» src=«ref-2_1014810696-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1218"> (29)
<img width=«205» height=«41» src=«ref-2_1014810914-446.coolpic» v:shapes="_x0000_i1219">
<img width=«376» height=«44» src=«ref-2_1014811360-762.coolpic» v:shapes="_x0000_i1220">
<img width=«327» height=«41» src=«ref-2_1014812122-657.coolpic» v:shapes="_x0000_i1221">
Потеря напряжения на силовых полупроводниковых приборах:
<img width=«121» height=«24» src=«ref-2_1014812779-237.coolpic» v:shapes="_x0000_i1222"> (30)
где: <img width=«19» height=«19» src=«ref-2_1014813016-97.coolpic» v:shapes="_x0000_i1223"> — число плеч, одновременно проводящих ток;
<img width=«12» height=«15» src=«ref-2_1014785933-83.coolpic» alt="*" v:shapes="_x0000_i1224"> — число последовательных СПП в одном плече;
<img width=«135» height=«25» src=«ref-2_1014813196-252.coolpic» v:shapes="_x0000_i1225"> (31)
<img width=«176» height=«41» src=«ref-2_1014813448-408.coolpic» v:shapes="_x0000_i1226">
<img width=«201» height=«24» src=«ref-2_1014813856-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1227">
<img width=«153» height=«24» src=«ref-2_1014814205-272.coolpic» v:shapes="_x0000_i1228">
Уравнение внешней характеристики имеет вид:
<img width=«239» height=«25» src=«ref-2_1014814477-390.coolpic» v:shapes="_x0000_i1229"> (32)
При номинальном режиме:
<img width=«267» height=«24» src=«ref-2_1014814867-421.coolpic» v:shapes="_x0000_i1230">
Если известна мощность на стороне выпрямленного тока, то для определения полной мощности преобразователя необходимо знать коэффициент мощности:
<img width=«156» height=«47» src=«ref-2_1014815288-370.coolpic» v:shapes="_x0000_i1231"> (33)
где: <img width=«51» height=«25» src=«ref-2_1014815658-149.coolpic» v:shapes="_x0000_i1232">-коэффициент фазового сдвига основной гармонической тока питающей сети;
<img width=«21» height=«23» src=«ref-2_1014815807-109.coolpic» alt="*" v:shapes="_x0000_i1233"> — коэффициент искажения формы тока первичной сети;
<img width=«67» height=«48» src=«ref-2_1014815916-223.coolpic» v:shapes="_x0000_i1234">, (34)
<img width=«27» height=«25» src=«ref-2_1014816139-119.coolpic» v:shapes="_x0000_i1235"> — эффективное значение высших гармонических составляющих тока питающей сети;
<img width=«193» height=«43» src=«ref-2_1014816258-422.coolpic» v:shapes="_x0000_i1236"> (35)
Фазовый угол сдвига основной гармонической тока питающей сети для неуправляемого выпрямителя:
<img width=«79» height=«41» src=«ref-2_1014816680-220.coolpic» v:shapes="_x0000_i1237"> (36)
для номинального режима: <img width=«148» height=«47» src=«ref-2_1014816900-359.coolpic» v:shapes="_x0000_i1238">
<img width=«216» height=«41» src=«ref-2_1014817259-451.coolpic» v:shapes="_x0000_i1239">
<img width=«185» height=«24» src=«ref-2_1014817710-347.coolpic» v:shapes="_x0000_i1240">
Результаты расчета коэффициента мощности для различных значений тока приведены в таблице 1.
Таблица 1.
<img width=«37» height=«24» src=«ref-2_1014818057-127.coolpic» v:shapes="_x0000_i1241">
0
750
1500
2250
3000
<img width=«23» height=«23» src=«ref-2_1014818184-110.coolpic» v:shapes="_x0000_i1242">
0,955
0,908
0,86
0,811
0,76
На основании таблицы строится график зависимости коэффициента мощности от выпрямленного тока (рис.5.1.).
<img width=«423» height=«339» src=«ref-2_1014818294-2599.coolpic» v:shapes="_x0000_i1243">
Рис. 5.1
5.2. Исследование коммутации.
Наличие индуктивных сопротивлений на стороне переменного тока преобразователя приводит к появлению интервала коммутации, который называется углом коммутации <img width=«13» height=«17» src=«ref-2_1014810186-86.coolpic» v:shapes="_x0000_i1244"> и измеряется в электрических градусах. С учетом принятых в курсе преобразовательной техники допущений (симметричные синусоидальные питающие напряжения; полностью сглаженный ток на стороне выпрямленного напряжения; расчеты выполняются при нагрузке не выше нормальной) угол коммутации определяется по выражению:
<img width=«164» height=«48» src=«ref-2_1014820979-419.coolpic» v:shapes="_x0000_i1245"> (37)
Далее исследуется форма тока на коммутационном интервале. Ток коммутации определятся по формуле:
<img width=«200» height=«49» src=«ref-2_1014821398-459.coolpic» v:shapes="_x0000_i1246"> (38)
Ток плеча, входящего в работу <img width=«31» height=«25» src=«ref-2_1014821857-123.coolpic» v:shapes="_x0000_i1247">, изменяется по закону тока коммутации и при <img width=«47» height=«19» src=«ref-2_1014821980-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1248"> достигается в амплитуде значения <img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1014730345-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1249">. Ток плеча, выходящего из работы <img width=«37» height=«25» src=«ref-2_1014822210-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1250">, изменяется как <img width=«59» height=«25» src=«ref-2_1014822345-155.coolpic» v:shapes="_x0000_i1251"> и при <img width=«47» height=«19» src=«ref-2_1014821980-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1252"> становится равным нулю. Производится расчет токов плеч при изменении <img width=«21» height=«16» src=«ref-2_1014822631-97.coolpic» v:shapes="_x0000_i1253"> от 0 до <img width=«13» height=«17» src=«ref-2_1014810186-86.coolpic» v:shapes="_x0000_i1254">. Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.
Угол коммутации при номинальном режиме:
<img width=«343» height=«44» src=«ref-2_1014822814-712.coolpic» v:shapes="_x0000_i1255">
при <img width=«52» height=«21» src=«ref-2_1014823526-144.coolpic» v:shapes="_x0000_i1256">;
<img width=«235» height=«45» src=«ref-2_1014823670-540.coolpic» v:shapes="_x0000_i1257">
Таблица 2.
Ток
<img width=«52» height=«21» src=«ref-2_1014824210-143.coolpic» v:shapes="_x0000_i1258">
<img width=«52» height=«21» src=«ref-2_1014823526-144.coolpic» v:shapes="_x0000_i1259">
<img width=«59» height=«21» src=«ref-2_1014824497-151.coolpic» v:shapes="_x0000_i1260">
<img width=«60» height=«21» src=«ref-2_1014824648-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1261">
<img width=«59» height=«21» src=«ref-2_1014824804-154.coolpic» v:shapes="_x0000_i1262">
<img width=«47» height=«19» src=«ref-2_1014821980-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1263">
<img width=«75» height=«25» src=«ref-2_1014825089-199.coolpic» v:shapes="_x0000_i1264">
0
37,4
149,2
411,8
914,9
1500
<img width=«77» height=«25» src=«ref-2_1014825288-200.coolpic» v:shapes="_x0000_i1265">
0
37,4
149,2
411,8
914,9
1500
<img width=«83» height=«25» src=«ref-2_1014825488-210.coolpic» v:shapes="_x0000_i1266">
1500
1462,6
1350,8
1088,2
585,1
продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по производству
Реферат по производству
Организация производства столовой при вузе на 280 посадочных мест
3 Сентября 2013
Реферат по производству
Расчет параметров резания автогрейдера и определение параметров виброплиты
3 Сентября 2013
Реферат по производству
Сушка сернокислого аммония
3 Сентября 2013
Реферат по производству
Расчет и проектирование пастеризатора молока типа труба в трубе
3 Сентября 2013