МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра САУ

Курсовая РАБОТА

по дисциплине «Силовая электроника»

Тема: Расчет статистического преобразователя

Вариант 18

Студент гр. 7408		Симухин В.И.
Преподаватель		Павлова В.А.

Санкт-Петербург

2020

ЗАДАНИЕ на курсовой проект

Студент: Симухин В.И.

Группа: 7408

Тема курсовой работы: Расчет статистического преобразователя

Исходные данные:

Схема	dU	Uн	Е	Lн	U1ф	U2ф	n
ОМВИ	±10%	24	10	0,0069	96	35	18

Задание на курсовой проект:

Спроектировать ведомый инвертор, преобразующий энергию постоянного тока в энергию переменного тока, разработать виртуальную установку для исследований заданного СП, оценить влияние СП на сеть автономного объекта (спектральный состав потребляемого тока, коэффициент искажения напряжения сети).

Содержание пояснительной записки:

«Аннотация», «Введение», «Общие сведения», «Первичный анализ схемы УВ», «Выбор управляющих элементов», «Энергетические показатели и внешняя характеристика», «Описание виртуальной модели исследуемого преобразователя», «Заключение», «Список используемых источников»

Дата выдачи задания: 12.03.2020

Дата сдачи:

Дата защиты:

Студент гр.7408		Симухин В.И.
Преподаватель		Павлова В.А.

Оглавление

АННОТАЦИЯ 4

ВВЕДЕНИЕ 5

1. АНАЛИЗ СХЕМЫ ОМУВ 6

1.1. Расчет средних значений выпрямленного напряжения, тока и мощности 6

1.2. Построение временных диаграмм, иллюстрирующих работу заданного управляемого выпрямителя 7

1.3. Вывод и графическое представление регулировочной характеристики проектируемого управляемого выпрямителя 9

1.4. Расчёт углов управления преобразователя. 10

1.5. Выбор полупроводниковых приборов. 10

1.6. Выбор питающего трансформатора 11

1.7. Внешняя характеристика преобразователя. 14

1.8. Определение активной мощности трансформатора. 16

2. АНАЛИЗ СХЕМЫ ОМВИ 18

2.1 Схема ОМВИ 18

2.2. Построение временных диаграмм, иллюстрирующих работу заданного ОМВИ 20

2.3. Входные и ограничительная характеристики ОМВИ 21

2.4. Обобщенная регулировочная характеристика 24

2.5 Энергетические характеристики ОМВИ 25

3. РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ИССЛЕДУЕМОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 28

4. СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ 36

Заключение 38

список использованных источников 39

Аннотация

В данном курсовом проекте представлен расчет статистического преобразователя в качестве управляемого выпрямителя и ведомого инвертора, выбраны полупроводниковые элементы, элементы питания, произведено моделирование процессов исследуемого статистического преобразователя в режимах работы как инвертором, так и выпрямителем с использованием известных пакетов прикладных программ, построены характеристики регулируемого преобразователя.

SUMMARY

In this course project, the calculation of the statistical converter as a controlled rectifier and a slave inverter is presented, semiconductor elements, power elements are selected, the processes of the studied statistical converter are modeled in the operating modes of both the inverter and the rectifier using well-known application software packages, the characteristics of the adjustable converter are constructed.

Введение

Целью курсового расчета является закрепление полученных знаний и привитие студентам определенных умений и навыков самостоятельной работы по расчету, выбору и согласованию элементов статических преобразователей.

В курсовом проекте рассматривается регулируемый преобразователь, способный работать в двух режимах, режиме выпрямления и режиме инвертирования.

Рис.1 Схема ОМУВ

1. Анализ схемы омув

1.1. Расчет средних значений выпрямленного напряжения, тока и мощности

Определение U_нmax; U_нmin:

U_нmax = 1.1*U_н = 1.1*24=26.4

U_нmin = 0.9*24 = 21.6

Определение активного и индуктивного сопротивлений:

Х_н = 2πfL_н = 2*3.14*50*0.0069 = 2.167

R_н = Х_н/n = 2.167/18 = 0.12

Определение номинального, максимального и минимального токов нагрузки:

I_н = U_н/R_н = 24/0.12 = 200А

I_нmax = U_нmax / R_н = 26.4/0.12 = 220А

I_нmin = U_нmin / R_н = 21.6/0.12 = 180А

Определение средней мощности на нагрузке:

Р_н = U_н* I_н = 24*200 = 4800Вт

1.2. Построение временных диаграмм, иллюстрирующих работу заданного управляемого выпрямителя

Так как X_н в 18 раз больше чем R_н, то будем считать нагрузку «чисто индуктивной»

На рисунках 2-3 представлены временные диаграммы ОМУВ и диаграммы коммутационных процессов в ОМУВ для номинального угла управления.

Рис.2 Временные диаграммы ОМУВ

Рис. 3 Диаграммы коммутационных процессов ОМУВ для номинального угла управления

1.3. Вывод и графическое представление регулировочной характеристики проектируемого управляемого выпрямителя

Максимальное напряжение вторичной обмотки:

U_2фmax = U_2ф = * 35 = 49.5

Аналитическая зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла управления:

Регулировочная характеристика в относительных единицах:

Рис.4 Регулировочная характеристика ОМУВ

1.4. Расчёт углов управления преобразователя.

Требуемые значения углов управления α_min; α_ном; α_max :

Определим углы управления α для изменяющихся внешних условий, которые должна обеспечивать система управления для постоянства выпрямленного напряжения.

1.5. Выбор полупроводниковых приборов.

Среднее значение тока, протекающего через тиристор:

Максимальное и действующее значение тока через тиристор:

Действующее:

Максимальное:

Максимальное обратное напряжение на тиристоре:

Выберем тиристоры из каталога, отвечающие условиям:

I_VS  I_VSКАТ , I_VSКАТ 1.5 I_VSd , U_VSmaxU_VSКАТ, U_VSmaxU_VSКАТ.

Таблица 1. Параметры тиристора

Прибор	Iос, А	Iзс, мА	Iвкл, мА	Uос, В	Uзс, В	Uу, В	tвыкл, мкс	охлаждение
Т233-500-4	500	30	1500	1,8	400	2,5	160	Воздушное