Динамические потери в режиме эксплуатации

ИДиамические потери при эксплуатации и можно оценить по формулам:

,

,

Где , - справочные динамические потери;

, - напряжение и ток режима измерения;

, - напряжение и ток режима эксплуатации.

 

Действующее значение тока транзистора

,

где - амплитуда выходного тока инвертора;

М=1 глубина модуляции;

φ – фаза выходного тока инвертора относительно первой гармоники напряжения.

 

 

Действующее значение тока диода

.

 

Статические потери в диоде

 

,

где - прямое падение напряжения на диоде.

 

Динамические потери в диоде при выключении

 

.

Примечание: При расчете общих потерь учесть количество ключей (n=6) в инверторе.

 

КПД преобразователя (АИН)

 

,

где =50..100 Вт мощность, потребляемая системой управления.

- выходная мощность.

Раздел III

Практическая схема преобразователя частоты с ШИМ для электропривода переменного тока

 

Пример выполнения силовой части преобразователя частоты представлен на рисунке 3.1. Основными функциональными элементами преобразователя являются трехфазный неуправляемый выпрямитель и автономный транзисторный инвертор напряжения, снабженные комплексом входных и выходных устройств, выполняющих функции коммутации, защиты установки и электромагнитной совместимости элементов системы "сеть - преобразователь частоты - двигатель".

В цепи питания установлены линейные плавкие предохранители, обеспечивающие общую защиту питающего кабеля и преобразователя. Предохранители смонтированы в блоке с рубильником-разъединителем. Коммутирующим устройством подключения преобразователя к питающей трехфазной сети переменного тока служит главный контактор.

Для обеспечения электромагнитной совместимости преобразователя с питающей сетью предусмотрены входной экранированный фильтр и дроссель. Выходной дроссель обеспечивает ограничение темпа нарастания и снижения импульсного напряжения на выходе преобразователя, что способствует ограничению импульсов емкостных токов в кабеле питания и элементах конструкции двигателя. Выходной синусоидальный фильтр предназначен для дополнительного улучшения формы выходного напряжения преобразователя. За счет этого уменьшаются высокочастотные пульсации тока, потери энергии и шум при работе электродвигателя, а также снижаются емкостные токи в линии питания и перенапряжения в ней от наложения блуждающий волн.

 

 

Сеть ~

 

 

Рубильник

 

Главный

контактор

 

Входной фильтр

 

Входной дроссель

 

 

Преобразователь

частоты

 

Выходной

дроссель

 

 

Синусоидальный

Фильтр

 

Рисунок 3.1 Принципиальная схема силовой части двухзвенного преобразователя частоты с ШИМ

 

Раздел IV

Проектирование выпрямителя для двигателя постоянного тока

Общие положения

 

Проектирование нового выпрямителя включает два качественно различных этапа:

1) этап структурного синтеза, на котором определяется структура (принципиальная схема) выпрямителя;

2) этап параметрического синтеза, на котором рассчитываются параметры элементов выбранной структуры (принципиальной схемы) выпрямителя.

Этап структурного синтеза.

Формальных (математических) методов синтеза структур вентильных преобразователей по требованию задания в силовой электронике пока нет, хотя исследования в этом направлении проводятся. Поэтому процедура синтеза схемы выпрямителя сводится к выбору из множества известных на основании знания их свойств. Таким образом, необходима база данных по схемам выпрямителей. В тех случаях, когда не удается выбрать подходящую схему выпрямителя из числа известных, потребуется или изобретение новой схемы, или корректировка зада­ния на проектирование выпрямителя.

По результатам анализа базовых схем выпрямителей однофазного и трехфазного напряжений составлена сводная таблица. Ввиду многомерности вектора свойств каждой схемы, образованного параметрами колонок таблицы, выбор схемы при проектировании нового выпрямителя с требуемыми выходными параметрами потенциально неоднозначен и для молодого специалиста обычно затруднителен. Поэтому ниже дан пример алгоритма выбора схемы выпрямителя исходя из трех заданных параметров выхода выпрямителя () с учетом в векторе свойств схемы только двух: использования типовой мощности трансформатора и использования вентилей по обратному напряжению. При этом предполагается, что в распоряжении проектировщика имеются вентили с максимальным значением обратного напряжения (до 1000... 1500 В), а коэффициент запаса по напряжению вентилей при проектировании равен 1,5...2.

Выпрямитель обмотки возбуждения также трехфазный, но в связи с невысоким значением выпрямленного напряжения может быть выполнен по однополупериодной схеме. Поскольку коэффициенты преобразования по напряжению выбранных схем выпрямителей различаются в два раза и их требуемые выпрямленные напряжения также различаются в два раза, возможен вариант питания обеих схем от одной системы вторичных обмоток трансформатора. А с учетом того, что КТ трансформатора больше единицы, но близок к ней (понижающий трансформатор), возможен вариант питания выпрямителей непосредственно от сети (без трансформатора выпрямителя).

Таким образом, для проектировщика здесь имеются три альтернативных решения и по результатам расчета надо выбрать одно.

Таблица 4.1 Параметры базовых схем выпрямителей

 

Схема	ВП в целом	Вентили	Трансформаторы
		0,9	1,11	0,9	0,667	0,24	0,5			3,14	3,14/6,28	1,57	1,11	1,34
		0,9	1,11	0,9	0,667	0,24	0,5			1,57	3,14/6,28	1,11	1,11	1,11
треугольник-звезда		1,17	1,21	0,79	0,25	0,06	0,33			2,09	2,09/6,28	1,48	1,21	1,345
звезда - зигзаг		1,17	1,48	0,83	0,25	0,06	0,33			2,09	2,09/6,28	1,71	1,21	1,46
с уравнительным реактором		1,17	2,56	0,955	0,057	0,0067	0,166			2,09	2,09/6,28	1,48	1,045	1,26+0,07 (УР)
		2,34	1,28	0,955	0,057	0,0067	0,33			1,045	2,09/6,28	1,045	1,045	1,045

 

Этап параметрического синтеза.

Расчет выпрямителя для якорной цепи с учетом реальных параметров элементов схемы на базе результатов, приведенных в гл. 3, требует знания параметров элементов. Расчет выпрямителя на идеальных элементах не требует знания параметров реальных элементов. Поэтому проектировать выпрямитель приходится в два этапа. На первом этапе оценивают тип элементов для идеального выпрямителя и для этих элементов по справочникам находят их реальные параметры. На втором этапе делают корректирующий расчет выпрямителя с учетом реальных параметров элементов

 

Рисунок 4.1