ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.04.2019
Просмотров: 1603
Скачиваний: 4
26
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №4
Расчет трехфазного инвертора
1.
Общие положения
Инвертирование - это преобразование постоянного тока в
переменный. Существует два типа инверторов: ведомые и автономные.
Ведомые инверторы (ВИ) работают на сеть, в которой есть другие
источники электроэнергии. Коммутации вентилей в них осуществляются
за счет энергии этой сети. Частота на выходе ВИ равна частоте сети, а
напряжение — напряжению сети.
Автономные инверторы (АИ) - это инверторы, которые работают
на сеть, в которой нет других источников электроэнергии. Коммутации
вентилей в них осуществляются благодаря применению полностью
управляемых вентилей или устройств искусственной коммутации. При
этом частота на выходе АИ определяется частотой управления, а
напряжение — параметрами нагрузки и системой регулирования.
Наиболее часто ведомые инверторы применяются, когда нужно
отдать механическую энергию, запасенную в маховых массах
электродвигателя и рабочей машины, обратно в сеть. Торможение
электропривода, осуществляемое таким образом, является наиболее
энергетически эффективным. Количество возвращаемой энергии может
быть весьма велико.
Автономные инверторы применяются для получения регулируемой
частоты в электроприводах переменного тока, а также для получения более
высоких частот в электротермических и электротехнологических установ-
ках. Они являются основной частью преобразователей частоты.
2 Цель и программа работы
Цель работы - ознакомиться с методикой расчета элементов
трехфазного инвентора.
Программа работы:
2.
Ознакомиться с устройством, назначением и основными
параметрами трехфазного инвентора.
3.
Ознакомиться с основными положениями расчетов элементной
базы
трехфазного инвентора
Пример
Расчѐт инвертора с двухступенчатой пофазной коммутацией.
Исходные данные: линейное напряжение на нагрузке
;
активное сопротивление нагрузки
; индуктивность нагрузки
27
; выходная частота f=200 Гц; напряжение источника
питания
; трансформатор инвертора выполнен по схеме Y/Δ.
Решение
1.
Действующее значение фазного напряжения на нагрузке:
√
√
.
2.
Действующее значение фазного напряжения на первичной
обмотке трансформатора:
√
√
.
3.
Коэффициент
трансформации
инверторного
трансформатора:
.
4.
Приведенное сопротивление фазы нагрузки (активное):
.
5.
Приведенная индуктивность фазы нагрузки:
.
6.
Действующее значение тока в фазе первичной обмотки:
√
√
,
где
.
√
√
;
;
;
.
7.
Действующее значение тока в фазе вторичной обмотки
трансформатора:
А.
8.
Коэффициент мощности нагрузки:
.
9.
Среднее значение тока источника питания:
.
10.
Максимальный ток через тиристоры:
( )(
)
( )( )
,
28
где
.
11.
Типовая мощность инверторного трансформатора
;
12.
Среднее и действующее значения тока обратных диодов
(выбираем
диоды
КД226В:
).
;
.
13.
Средний и действующий ток обратных диодов VD2…VD6:
;
.
14.
Максимальное
напряжение
на
коммутирующем
конденсаторе в режиме холостого хода:
√
где
и r – соответственно эквивалентные добротность
контура коммутации и сопротивление потерь.
На практике возможные напряжения
(являющегося также
начальным значением U(0) перед коммутацией рабочих тиристоров)
лежат в пределах (1,5…2,5)
. Выбираем
.
15.
Максимальное значение прямого и обратного напряжений
на рабочих тиристорах VS1…VS6:
.
16.
Максимальное значение прямого и обратного напряжений
на коммутирующих тиристорах VS7…VS12:
.
17.
Максимальное значение напряжения на обратных диодах
VD1…VD6:
18.
Амплитуда
перезарядного
тока
коммутирующего
конденсатора
для частот f > 100 Гц:
Принимаем
.
19.
Определяем коэффициент ε для применяемого в схеме
коммутирующего узла:
29
( )
.
20.
Критическое
(предельное)
значение
коэффициента
нагрузки характеризуется наименьшим значением угла запирания β:
.
21.
Характеристическое (волновое) сопротивление:
22.
Угол запирания:
√(
)
√(
)
23.
Собственная угловая частота, контура коммутации:
.
где
( )
24.
Емкость коммутирующего конденсатора:
.
25.
Индуктивность коммутирующего дросселя:
.
26.
Среднее значение тока коммутирующих тиристоров
VS7…VS12:
( )
,
где
– коэффициент затухания контура;
√
;
Q = 7,5 для
.
27.
Амплитудное значение тока в фазе первичной обмотки
трансформатора:
( )
(
) (
)
√(
)
(
)
√
( )
.
28.
Угол сдвига фаз между первыми гармониками тока и
напряжения:
( )
.
29.
Действующее значение тока коммутирующего дросселя:
( )
√
√
( )
( )
(
)√ √
30
√
√
(
(
)
( )√ √
.
По
среднему
току
и
максимальному прямому и обратному напряжению
, где
( ) – коэффициент
запаса по току;
( ) – коэффициент запаса по
напряжению, выбираем рабочие тиристоры VS1…VS6 типа ТК-40-2 с
естественным охлаждением (
А;
В).
Аналогично выбираем коммутирующие тиристоры VS7…VS12 и
обратные диоды VD1…VD6 типов Т2-10-3; (
А;
В) и Д232 (
А;
В).
В
качестве
коммутирующих
конденсаторов
выбираем
конденсаторы типа К73-11А-250-0,1 на номинальное рабочее
напряжение 250 В и номинальной ѐмкостью 0,1 мкФ.
Трансформатор, коммутирующий дроссель и источник питания,
рассчитываем по известным методикам.
При применении в схеме инвертора цепей сброса избыточной
энергии от конденсатора расчѐт производится аналогично.
Однако при этом необходимо учитывать следующее: U(0) =
;
или
( )
;
( )
мощность,
теряемая
в
резисторе при отводе избыточной энергии от конденсатора,
определяется из соотношения:
(
) (
)
(
) ( )
,
где
– частота следования коммутационных процессов.
Для расчѐта коммутирующих элементов исходными данными
служат напряжение источника питания
(или диапазон его
изменения), а также ток
, протекающий через тиристор и
нагрузку к моменту начала коммутации. Расчѐт элементов LC
начинают с определения или выбора начального напряжения на
конденсаторе перед коммутацией U(0). Величину U(0) выбирают с
учѐтом обеспечения возможно меньших напряжений на остальных
элементах схемы инвертора, а в частности, на рабочих и
коммутирующих тиристорах, так как напряжения на этих элементах
зависят от U(0).
Для поддержания выбранного напряжения U(0) используются