Проектирование системы управления широтно-импульсным преобразователем
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
минальное напряжение с учетом гармоник будет равно
,
.
А номинальное значение тока с учетом гармоник будет равно
,
.
Номинальное значение мощности нагрузки определится по формуле
,
.
1.2 Выбор силового трансформатора
Силовой трансформатор применяется для согласования номинального напряжения нагрузки с выпрямленным напряжением.
Амплитудное значение напряжения на диодах рассчитаем по формуле
,
.
Тогда действующее значение напряжения определится как
,
.
Находим требуемое значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора по формуле
,(1.4)
где - ЭДС вторичной обмотки трансформатора,
;
- коэффициент, учитывающий возможность снижения напряжения в сети,
- коэффициент, учитывающий падение напряжения на активных сопротивлениях трансформатора, падение напряжения на вентилях и падение напряжения из-за коммутации вентилей,
- коэффициент, учитывающий неполное открывание вентилей, - для нереверсивных преобразователей.
,
.
Это значение напряжения близко к имеющемуся фазному напряжению в сети в связи с этим, в целях экономии мы не будем ставить трансформатор, а поставим анодный реактор, который рассчитаем в последующих пунктах.
1.3 Выбор СПП
Выбор СПП по току.
Предварительно выбираем типдиодов и охладителей по условию
,(1.5)
где - коэффициент запаса, учитывающий отклонение режима работы и условий охлаждения от номинальных (
). Так как в этой схеме и , т. е. меньше номинальных значений, то значит режим работы и условия охлаждения лучше, чем при номинальных. Тогда принимаем;
- средний ток диодов;
- коэффициент запаса по току в рабочем режиме,
.
Согласно полученному значению из [2] выбираем диод типа Д112-10 с типом охладителя О111-60, у которого при естественном охлаждении максимально допустимый средний ток равен , со следующими параметрами:
Тепловое сопротивление переход - корпус ;
Тепловое сопротивление корпус - контактная поверхность охладителя ;
Тепловое сопротивление контактная поверхность охладителя - охлаждающая среда ;
Пороговое напряжение ;
Дифференциальное сопротивление ;
Температура перехода:
- максимально допустимая ;
минимально допустимая .
Рассчитываем тепловое сопротивление переход - окружающая среда
.
Для выбранного диода рассчитываем максимально допустимый средний ток при заданных условиях работы и охлаждения
,(1.6)
.
Проверяем условие правильного выбора диода по току из соотношения
,(1.7)
.
Условие выполняется, тогда рассчитаем запас диода по току в процентах
,
.
Запас диода по току больше 15%, но в данном случае ток, протекающий через силовые приборы достаточно мал, что обусловлено малым напряжением нагрузки, поэтому выбранные диоды подходят, т.к. рассчитаны на наименьший ток среди силовых диодов.
Выбор СПП по перегрузочной способности
Критерием нормальной работы СПП при перегрузке по току являются выполнения условия
,(1.8)
где tm- максимально допустимое время перегрузки, за которое температура перехода достигнет максимально допустимого значения;
- требуемое (реальное) время перегрузки,
Время определяется по графику зависимости переходного теплового сопротивления переход-среда для конкретных типов прибора, охладителя и интенсивности охлаждения из [2].
Определяем средние потери мощности для тока, предшествующего перегрузке
,(1.9).
Ток перегрузки СПП ограничен значениями , принимаем. Тогда определяем средние потери мощности для тока, соответствующего перегрузке по формуле
,(1.10)
где - коэффициент запаса по току рабочей перегрузки, , принимаем.
.
Определяем переходное тепловое сопротивление переход-среда по формуле
,(1.11)
.
по графику [2] функции определяем максимально допустимое время перегрузки
.
Проверяем критерий (1.11)
.
Из этого условия получаем, что выбранный диод удовлетворяет режиму перегрузки. Значит, диод выбран правильно.
Выбор класса СПП по напряжению.
СПП должны выдерживать определенные напряжения, прикладываемые к ним как в прямом, так и в обратном направлениях. В полупроводниковом преобразователе СПП подвергаются воздействию рабочего напряжения и перенапряжений.
Выбор СПП по напряжению осуществляется по формуле
,(1.12)
где - коэффициент запаса по рабочему напряжению, , принимаем;
- максимальное значение рабочего напряжения, прикладываемого к СПП в схеме, ;
- номинальное значение максимального обратного напряжения, прикладываемого к вентилю в конкретной схеме;
- коэффициент, учитывающий возможность повышения напряжения в сети, .
,
,
,
.
Таким образом, для данных диодов Д112-10с типом охладителя О221-60 , т.е. нужны диоды 7-го класса по напряжению - Д112-10-7.
1.4 Выбор IGBT-транзистора и его охлаждающего радиатора
Средний ток через ключ последовательного ШИП будет равен
.
Так как IGBT-транзисторы допускают перегрузку в течении 1мс, то выбор производим по перегрузочному току: , принимаем ,
.
По перегрузочному току выбираем IGBT-транзистор [сайт IGBT.ru] типа SK30GH123 со следующими техническими данными:
. - напряжение коллектор-эмиттер,
. - напряжение ?/p>