Преобразователи энергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ

РЕФЕРАТ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ

Содержание

Задание на расчетно-графическую работу

Описание работы схемы

Расчет

Выбор тиристора и диода

Задание на расчетно-графическую работу

Выполнить расчет тиристорного инвертора для питания установки индукционного нагрева. Технические данные:

частота - 2,4 кГц; инвертор ток конденсатор диод

мощность - 10 кВт.

По справочным данным подобрать тиристоры и диоды.

Рис. 1. Принципиальная схема мостового инвертора со встречно-параллельными диодами и удвоением частоты

Описание работы схемы

В качестве источников питания повышенной частоты в промышленности широко применяются полупроводниковые преобразователи частоты на базе тиристорных автономных инверторов. На рисунке 1 приведена принципиальная схема мостового инвертора со встречно-параллельными диодами, у которого в диагональ постоянного тока через разделительный конденсатор С_Р и защитную катушку индуктивности L_З включена нагрузка R_Н , в диагональ переменного тока моста включен.

Рис. 2. Осциллограммы токов в схеме инвертора

Последовательный колебательный контур, состоящий из коммутирующего конденсатора С_К и коммутирующей катушки индуктивности L_K.

Принцип действия инвертора следующий. Разделительный конденсатор С_Р заряжен до напряжения источника питания постоянного тока. При включении тиристоров VS1 и VS4 происходит заряд коммутирующего конденсатора С_К по цепи, состоящей из коммутирующей катушки индуктивности L_K, защитной катушки индуктивности L_З и нагрузки R_Н . Ток I_н по цепи течет в направлении, показанном стрелкой.

Параметры инвертора рассчитаны так, что процесс имеет колебательный характер. После того, как напряжение на конденсаторе станет выше напряжения источника питания и колебательный ток, текущий через тиристоры VS1, VS4 пройдет через нуль, они выключаются.

Тогда через диоды VD1, VD4 и нагрузку начнет протекать ток в обратном направлении до тех пор, пока емкость не разрядится напряжение источника, и диоды VD1, VD4 также выключатся. В течение промежутка времени, пока ток проводили диоды VD1, VD4 , к тиристорам VS1, VS4 прикладывалось небольшое обратное напряжение и они восстановили управляемость. Затем включаются тиристоры VS2, VS3 , емкость С_к перезаряжается, но при этом через нагрузку снова течет ток в прямом направлении.

После выключения тиристоров VS2 и VS3 включаются обратные диоды VD2 и VD3, и ток через нагрузку потечет опять в обратном направлении.

Таким образом, в течение одного цикла работы вентилей моста на выходе инвертора формируется два полных периода синусоидального напряжения.

Несмотря на то, что амплитуда и среднее значение полуволны тока, протекающего через тиристоры, больше, чем через неуправляемые диоды, ток i_н , текущий через нагрузку, имеет форму, близкую к синусоидальной благодаря емкости С_р, не пропускающей постоянной составляющей (рис.2).

Среднее значение токов, протекающих через тиристоры, больше средних значений токов, текущих через неуправляемые диоды на величину входного тока инвертора Id .

Расчет

Для рассматриваемой схемы примем следующие оптимальные коэффициенты, определяющие параметры инвертора:

.-добротность колебательного контура инвертора,

, вспомогательный параметр,

- коэффициент раскачки,

- коэффициент распределения индуктивности.

При питании инвертора непосредственно от трехфазной сети, напряжением 380 В через выпрямитель, выполненный по мостовой схеме входное напряжение U_d=520 В.

Входной ток инвертора:

где - мощность инвертора,

=520B- напряжение питания инвертора.

Действующее значение тока нагрузки:

Активное сопротивление нагрузки:

.

Действующее значение напряжения нагрузки:

Круговая частота выходного тока инвертора:

.

Собственная частота колебательного контура инвертора:

.

Полная индуктивность колебательного контура инвертора:

.Коммутирующая катушка индуктивности:

.

Защитная катушка индуктивности:

.

Эквивалентная емкость конденсаторов колебательного контура инвертора:

.

Емкость разделительного конденсатора принято выбирать:

,

выполнив преобразования получим:

Емкость коммутирующего конденсатора:

.

Максимальное напряжение на тиристорах и встречных диодах инвертора.

По приведенному на рисунке 1 графику зависимости относительного максимального напряжения на тиристорах от добротности и, при k_L=0,7 [1] найдем

При напряжении U_d =520В, U_{в max}=816В.

Рис. 1. Зависимость относительного максимального напряжения на тиристорах от добротности и.

Обратное напряжение на встречном диоде равно прямому напряжению на соответствующем тиристоре.

Максимальный и средний за период ток через тиристоры инвертора.

По приведенному на рисунке 2 графику зависимости относительной величины максимального тока через тиристор от добротности и найдем ,

Рис. 2. Зависимость относительной величины максимального тока через тиристор от добротности и

Значение среднего тока через тиристор

,

Средний за период ток через встречный диод.

,

Максимальное значение тока через встречный диод

,

Время, предоставляемое тиристору, для восстановления запирающих свойств:

Выбор тиристора и диода.

По справочным данным производителя тиристоров выбираем тиристор ТБ261-125-20, с параметрами :

-максимально-допустимое напряжение-1400 В,

-максимально-допустимый средний ток-125 А,

-минимально-допустимое время восстановления-20 мкс.

По справочным данным производителя диодов выбираем диод Д161-200-24, с параметрами :

-максимально-допустимое напряжение-1800В,

-максимально-допустимый средний ток-200А.

Размещено на Allbest.ru