Разработка и проектирование тиристорного преобразователя для электропривода
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
ельных устройств обеспечивается, если основные параметры полупроводниковых элементов: прямое и обратное напряжение на вентилях не превышает допустимы пределов, скорость нарастание прямого напряжения и тока нагрузки не превышает критического значения, максимальное значение тока нагрузки приводит к перегреву вентилей. Превышение прямого и обратного напряжения на вентилях допустимых величин (перенапряжений) приводит к пробою вентилей и потери работоспособности преобразователей. Превышение прямого тока допустимой величины приводит к перегреву полупроводников и разрушений p-n перехода. Превышение скорости нарастания прямого тока может привести к локальному перегреву p-n перехода и к таким же последствиям. К наиболее характерному аварийному режиму полупроводниковых преобразователей являются: перенапряжение на вентилях; короткие замыкания (внутренние и внешние); перегрузка по току; Предотвращения повреждения вентилей в аварийных режимах осуществляется с помощью устройств защиты. Выбор системы защиты тиристорных агрегатов является сложная технической задачей, требующая учет различных факторов, определяющих протекание аварийных процессов и их последствие. В первую очередь это перегрузочная способность тиристора. Существует ряд факторов, приводящих к разрушению тиристоров, или не допустимому изменению их характеристик в результате нагрева аварийным током. С учётом этого выбираем следующие виды защиты тиристоров:
от коммутационных перенапряжений
от перенапряжений со стороны сети
от внешних коротких замыканий
В связи с высоким напряжением питания силовых трансформаторов для подключения к сети принимаем масляные включатели. На вторичной стороне для защиты от коротких замыканий устанавливаем быстродействующие автоматические выключатели ВА 57-39, у которых UH=400 В, IH=250 А переменного тока частотой 50 и 60 Гц, для отключения тока при аварийных ситуациях; От коммутационных перенапряжений тиристоров защищаем с помощью RC-цепочек, включаемых параллельно каждому из них. Параметры RC-цепочек определяем по ориентировочным формулам
С=10•425/467,8=9,1 мкФ
Сопротивление резистора включаемого последовательно с конденсатором
R=10•467,8/425=11 Ом
От перенапряжения со стороны сети принимаем так же RC-цепочеку включаемую к преобразователю через трехфазный мост.
При нормальной работе преобразователя выходное напряжения моста равно:
Е2ф=2,34•136,4=319,2 В
Примем, что в момент отключения трансформатора без нагрузки выходное напряжение выпрямителя удваивается
U2=2•319,2=638,4 В
Для выпрямителя выбираем вентили Д-132-40, у которых IH=40 А, импульсный ток равен 500 А. Перепад напряжений в момент выключения составит
? U=638,4-319,2=319,2 В
Зарядный ток конденсатора, вызванный перепадом напряжения ограничивается резистором, величина которого определяется из условия
R1? ? U/ IП?1.46 Ом R1? ? U/ Iмакс?0,75 Ом
В процессе дополнительного заряда конденсатора на нем накапливается энергия
Wм.макс=0,5•С(U22- U12)=0,5•v2•I•v2Е2ф/? (2)
Решая это уравнение относительно емкости конденсатора, получим
С=2•I•Е2ф/?•(U22- U12) (3)
где, I- действующее значение тока намагничивание. В паспортных данных значение I не приводится. В этом случае I=1,3 А
С=2•1,3•136,4/314(638,42-319,22) =3,695 мкФ
Время разряда конденсатора после отключения трансформатора составляет не более 5 R2 C. Время между очередными отключениями трансформатора составляет не менее 10 С. За это время промежуток времени конденсатора разрядится при условии
R2=10/5•3.695•10-6=541.3 кОм
6. Выбор системы импульсно- фазового управления
Системы импульсно-фазового управления тиристорными преобразователями (СИФУ) должны удовлетворять ряду специфических требований, которые можно разделить на две группы:
. Требования, относящиеся к управляющему импульсу.
. Требования, обусловленные схемой выпрямления и используемыми режимами тиристорных преобразователей.
Для надежного открывания тиристора на его управляющий электрод нужно подать импульс определенной полярности и длительности. Для надежного открывания любого тиристора данной серии применяемая СИФУ должна обеспечить ток и напряжение управления, превышающие наибольший ток и напряжение управления, указываемые для тиристоров данной серии. Кроме того, мощность потерь, выделяющихся в цепи управляющий электрод - катод также ограничивается максимально допустимым значением.
Минимальная длительность управляющего импульса должна быть больше времени включения тиристора, а за время существования импульса ток в анодной цепи тиристора должен успеть вырасти до уровня тока удержания.
Крутизна переднего фронта напряжения управляющего импульса должна быть достаточной для обеспечения быстрого нарастания тока управления, четкого отпирания тиристора и уменьшения потерь при включении. При малой крутизне из-за различия параметров цепей управления тиристоров в многофазных схемах может появиться асимметрия выпрямленного напряжения.
Особенно высоки требования к крутизне управляющих импульсов при последовательном и параллельном соединении тиристоров, так как недостаточная крутизна приводит к их неодновременному открыванию. При параллельном соединении это приводит к кратковременной перегрузке тиристора, который открывается раньше, а при последовате?/p>