Проектирование системы управления широтно-импульсным преобразователем
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
?ток-исток,
. - ток через коллектор (при температуре), ;
. - ток через коллектор (при температуре),;
. - допустимые температуры хранения, ;
. ,
где - энергия при включении и выключении ключа соответственно (при);
. - тепловое сопротивление переход-корпус, ;
. Корпус IGBT - модуля: SEMITOP 3.
Мощность потерь в ключе
,(1.13)где - энергия включения ключа, - энергия выключения ключа, ;
- тактовая частота или частота коммутации ключа, ;
- напряжение сток-исток ключа,
- рабочий цикл или максимальная скважность импульсов - ,
- номинальное значение тока стока ключа, соответствует выражению ,
.
Проверяем правильность выбора ключа по формуле
,(1.14)
где - температура кристалла, определяется по формуле
;
- тепловое сопротивление переход-корпус, ;
- температура,
- максимально допустимая температура кристалла, .
Проверяем выполнение условия (1.14)
.
Условие выполняется, значит IGBT-транзистор выбран верно.
Находим превышение температуры корпуса над температурой окружающей среды по формуле
, .
Найдем площадь охлаждающей поверхности радиатора по формуле
,
где при естественном охлаждении;
.
Выбираем охладитель типа О57/300/600 [сайт elvpr.by] со следующими параметрами:
Масса - 15кг;
Габаритные размеры - (300х600х85)мм;
Количество модулей на охладителе - 1 шт.;
Тепловое сопротивление контактная поверхность охладителя - охлаждающая среда не более 0,131(600Вт)С/Вт.
Рисунок 3 - Охладитель О57/300/600
1.5 Расчет анодного реактора
Требуемое значение индуктивности анодного реактора для ограничения тока короткого замыкания на уровне ударного рассчитаем по формуле:
,(1.15)
где - коэффициент, учитывающий наличие свободной составляющей в токе короткого замыкания, = 1,6 2,0, принимаем ;
- ударный ток, который может протекать по прибору в течение 10мс, ;
- количество реакторов, ограничивающих ток короткого замыкания.
.
Анодный реактор выбирается по соотношениям:н кат. ?Lap,н кат. ?U1н,нкат ?I1н
Выбираем из [1] анодный реактор ФРОС-500 со следующими характеристиками:н=500Анб=5мГнн=250А
?P=1100Вт
Рассчитаем значение ударного тока по формуле:
Зададимся числом витков W=300:
Так как рассчитанный ударный ток меньше ударного тока прибора (331,9<350), то тип СПП выбран правильно.
2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ПАССИВНОЙ ЗАЩИТЫ СПП ОТ АВАРИЙНЫХ ТОКОВ И ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
.1 Расчет и выбор R-C цепочек
Защитные R-C цепочки предназначены для ограничения скорости нарастания напряжения и снижения перенапряжений на вентилях схемы.
Точный расчет R-C цепей достаточно сложен и требует учета ряда факторов и применения вычислительной техники. Параметры R-C цепочек определяются компромиссным решением с учетом достаточного ограничения уровня напряжения и скорости изменения напряжения на вентиле, а также ограничения амплитуды разрядного тока защитного конденсатора в момент включения вентиля при максимальном угле регулирования.
На основании опытных данных, параметры R-C цепей выбираются в пределах
Принимаем R=150 Ом, С=0,2 мкФ.
Рассчитаем мощность, рассеиваемую на резисторе по формуле
,(2.1)
где - повторяющийся импульсный обратный ток , данные из справочника [2];
- максимальное обратное напряжение.
,
.
Выбираем резистор[сайт chipdip.ru]:С2-23, 2Вт, 5%, 150 Ом и конденсатор МБГП-630В-0,2мкФ10%.
2.2 Расчет и выбор L-C фильтра
Найдем емкость фильтра по формуле
,(2.2)
где - пульсность схемы, ;
- частота питающей сети, .
.
Определим напряжение на емкости по формуле
,(2.3)
.
Определим индуктивность фильтра по формуле
,(2.4)
где - коэффициент сглаживания, , принимаем ,
.
В соответствии с рассчитанными данными выбираем: конденсатор:К50-35 имп. 680 мкФ х 450В 85C [сайт chipdip.ru], индуктивность: EC24-R12M, 0.12мкГн, 20% [сайт chipdip.ru].
2.3 Выбор и расчет шунтирующего диода VD5 и диода VD9
Для выравнивания напряжения применяют подбор приборов одного класса с близкими значениями обратных токов и токов утечки или устанавливают специальные делители и схемы управления тиристорами и транзисторами.
В качестве выравнивающих устройств используют в переходных режимах - активно-емкостные делители, т.е. RC-цепи, которые расчитаны в предыдущем пункте, а также используются комбинированные делители с диодами, т.е. RCD-цепи. RCD-цепь обеспечивает равномерное деление обратного напряжения и выступает, как емкостный делитель при прямом напряжении, а также такая цепь обеспечивает снижение скорости прямого напряжения и тока .
Поскольку в схеме (рисунок В.1) присутствует одна RCD-цепь, а параметры RC-цепей расчитаны в предыдущем пункте, то необходимо произвести расчет и выбор диодовVD5 и VD9 по току и напряжению.
Выбор шунтирующего диода VD5 и диода VD9 по току
Предварительно выбираем тип диода и охладителя по условию (1.5)
.
Согласно полученному значению выбираем диод (сайт elvpr.by) типа ДЧ212-10 с типом охладителя О111, 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 ср