Расчеты преобразователя частоты для регулирования скорости асинхронного двигателя
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
а вентилей работает в режиме управляемого выпрямителя, а вторая - в режиме ведомого сетью инвертора.
При значительном отличии напряжения сети от напряжения двигателя используют согласованный трансформатор, через который напряжение подается на вход выпрямителя. При отсутствии трансформатора на входе выпрямителя включают токоограничительные реакторы. Функциональная схема преобразователя частоты приведена на рисунке 1.
На схеме изображены: УВР - управляемый реверсивный выпрямитель; Ф - фильтр звена постоянного тока; АИН - автономный инвертор напряжения; СУВ, СУИ - системы управления выпрямителем и инвертором соответственно; ФП - функциональный преобразователь; Uзс, Uзн, Uзч - сигналы задания скорости, напряжения и частоты.
преобразователь выпрямитель инвертор
3. Проектирование автономного инвертора напряжения
Автономный инвертор напряжения выполняется по мостовой схеме. Принципиальная схема инвертора изображена на рисунке 2.
Рисунок 2.Принципиальная схема автономного инвертора напряжения.
Силовые ключи (IGBT модули) выбирают по напряжению и току нагрузки. Для этого используют технические параметры асинхронного двигателя, которые приведены в таблице д1.
Вычислим значение номинального тока статора:
где Рн, Uн - номинальная мощность и фазное напряжение АД, Вт, В;j, hн - номинальный коэффициент мощности и КПД асинхронного двигателя.
Значення пускового тока:
П=2I1Н=2?25,95=51,92А.
Наибольшее напряжение, которое может быть подано на транзисторный ключ равняется напряжению цепи постоянного тока
Udн=3Uн/=3?380/1,414=806,22В.
Среднее значение тока, который употребляется инвертором из цепи постоянного тока при номинальной частоте АИН равняется:
где Квг = 1,1 … 1,2 - коэффициент, который учитывает влияние высших гармоник.
Активное Rен и индуктивное Xен напряжения найдём по схеме замеще-ния асинхронного двигателя (рисунок 3).
Выделяем параметры схемы замещения асинхронного двигателя:
1=R?R1=14,64?0,62=9,08 Ом.2=R?R2=14,64?0,029=0,42 Ом.
Х1=R?Х1=14,64?0,14= 2,02 Ом.
Х2=R?Х2=14,64?0,18= 2,63 Ом.
X?=R?Х0= 14,64?3,1= 45,39 Ом.
Активным сопротивлением контура намагничивания можно пренебречь, ввиду его незначительной величины.
Номинальное сопротивление, которое рассматривается как базовое:
Для номинальной частоты АИН определяется активное и индуктивное сопротивление фазы асинхронного двигателя:
где sн - номинальное скольжение, которое обусловлено относительной разницей угловой скорости магнитного поля w0 и угловой скорости ротора АД wн:
В состав модулей входят транзисторы и диоды, параметры которых согласованы с паспортными параметрами модуля, потому нет необходимости рассчитывать значения отдельных элементов.
Среднее значение тока, который проходит через ключ:
где m - кколичество фаз преобразователя.
Выбираем IGBT модули фирмы SEMIKRON из таблицы д2 на основа- нии условия.
где кпер- коэффициент кратности перенагрузки по току (задаётся в техничес-ом задании), Iк, Uке - каталожные параметры IGBT модулей (таблица д2).
Тип модуля: SKM22GD123D,
Ток колектора Ik=22A.
Напряжение коллектор-эмиттор: Uкэ=1200В, при Т=25С.
Мощность Ркmax=145Вт.нас=3 В.
Схема прибора IGBT приведена на рисунке 4.
Рисунок 4. Схема IGBT модуля SKM22GD123D фирмы SEMIKRON.
4. Выбор схемы и расчёт параметров выпрямителя
4.1 Выбор схемы выпрямителя
Выбор схемы выпрямителя зависит от мощности нагрузки. При мощности нагрузки меньше одного киловатта может использоваться однофазная схема выпрямителя. При небольшой мощности нагрузки рекомендуется использовать трёхфазную схему с центральной точкой. Это упрощает и удешевляет схемы управления выпрямителем. Однако использование этих схем оправдано при невысоких требованиях к КПД, нагрузке и небольшом диапазоне регулирование напряжения, так как в этих схемах частота пульсаций в два раза меньше по сравнению с трёхфазной мостовой схемой. В выпрямителе средней и большой мощности (больше 10кВт), используют, как правило трёхфазную мостовую схему.
4.2 Выбор и расчёт параметров силового трансформатора
Для согласования напряжения двигателя с напряженим сети используются силовые трансформаторы. Необходимость использования трансформатора может быть рассчитана исходя из необходимого значения наибольшего напряжения на выходе выпрямителя:
где kсх - коэффициент схемы,который равен 2,34 для мостовой схемы и 1,17 для нулевой схемы выпрямителя,
Uф - фазное напряжение электрической сети, В.
Очевидно, что необходимое условие выполняется для мостових схем выпрямителя.
4.3 Определение параметров тиристоров управляемого выпрямителя
Наибольшее значение напряжения на тиристорах будет в режиме холостого хода преобразователя. Оно обозначается:
- для мостовых безтрансформаторных схем:
где Uф - фазное напряжение сети питания, В.
Среднее значение тока, который протекает через плечо випрямите-ля, обозначается:
где m - количество фаз выпрямителя; пер - коэффициент кратности перегрузки преобразователя по току;
kу - коэффициент, учитывающий наличие уравнительного тока при использо