_{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

Студент гр. 7408		Кудря Р.А.
Преподаватель		Павлова В.А.

Санкт-Петербург

2020

АННОТАЦИЯ

В данном курсовом проекте представлен расчет трехфазного мостового несимметричного управляемого выпрямителя и выбор полупроводниковых элементов, элементов питания, построены временные диаграммы, описывающие работу схемы на активно-индуктивную нагрузку, построены характеристики, произведено моделирование процессов исследуемых регулируемых преобразователей, с использованием известных пакетов прикладных программ, предложениям по организации системы управления проектируемого преобразователя.

SUMMARY

This course project presents the calculation of a three-phase unbalanced bridge rectifier and the selection of semiconductor elements, power cells, time diagrams are described that describe the operation of the circuit for active-inductive load, characteristics are constructed, the processes of the studied controlled converters are simulated using well-known application software packages, offers on the organization of the control system of the designed converter.

Задание на курсовую работу

Таблица 1

№ Варианта	Схема	dU	Uн ном, В	Е, В	Lн, Гн	U2ф, В	U1л, В	n
11	ТМНСУВ	dU=(+14/-25)%	220	0	0.28025	180	660	20

Исходные данные к расчету приведены в таблице 1.

Они включают:

• схему управляемого выпрямителя

• параметры нагрузки:

U_ном – номинальное напряжение нагрузки;

X_н – индуктивное сопротивления нагрузки;

• диапазон изменения напряжения на нагрузке;

• k_пзд -коэффициент пульсации выпрямленного напряжения;

• U_1л – действующее линейное напряжение питающей сети (допустимо изменение напряжения генератора не более 2,5%);

• f_с – частота питающей сети;

• Е – величина ЭДС самоиндукции машины постоянного тока;

Оглавление

1. Введение 5

2. Первичный анализ схемы УВ 6

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

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

2.3. Вывод регулировочной характеристики 8

2.4. Выбор питающего трансформатора 9

2.5. Выбор полупроводниковых приборов (вентилей) 12

2.6. Расчет углов управления преобразователя 14

2.7. Расчет энергетических показателей выпрямителя 14

2.8. Внешние характеристики преобразователя 21

3. ОПИСАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ИССЛЕДУЕМОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 24

4. СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ спроектированной схемы 28

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 29

список использованных источников 30

1. Введение

Электронные аппараты, отнесенные к устройствам силовой электроники, используются в различных системах и источниках электропитания, которые служат для преобразования электрической энергии с одними параметрами в электрическую энергию с другими параметрами. Например, преобразование переменного тока в постоянный (выпрямители); постоянного тока в переменный (инверторы); переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты (преобразователи частоты); постоянное напряжение (ток) одной величины в постоянное напряжение (ток) другой величины (преобразователи напряжения (тока)). Электронные устройства для фильтрации и стабилизации тока и напряжения также относятся к устройствам силовой электроники. Все перечисленные выше устройства объединяются названием преобразователи.

В данной курсовой работе рассматривается трехфазный мостовой несимметричный управляемый выпрямитель, работающий на активно-индуктивную нагрузку.

Схема данного преобразователя представлена ниже на рисунке 1.

Рис.1 Схема ТМНСУВ

2. Первичный анализ схемы УВ

2.1. Расчет средних значений выпрямленного напряжения, тока и мощности

1. По заданному номинальному напряжению нагрузки и диапазону его изменения определяем U_dmax; U_dmin:

2. По заданной индуктивности определим индуктивное и активное сопротивления:

3. По закону Ома определим номинальный ток нагрузки, а также максимальный и минимальный:

4. Определим среднее значение мощности, выделяемой на нагрузке:

2.2. Построение временных диаграмм, иллюстрирующих работу заданного управляемого выпрямителя

Так как X_н>>R_н в 20 раз, то будем считать нагрузку «чисто-индуктивной»

Рис.2 Временные диаграммы ТМНСУВ

2.3. Вывод регулировочной характеристики

Из построенных временных диаграмм выведем аналитическую зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла управления:

Регулировочная характеристика в относительных долях от напряжения U_d0, соответствующего углу управления α = 0 представлена на рисунке 3:

Рис.3 Регулировочная характеристика ТМНСУВ

2.4. Выбор питающего трансформатора

1. Линейные напряжения на вторичной и первичной обмотках трансформатора:

2. По временным диаграммам выведем выражение для расчета действующего значения тока вторичной обмотки трансформатора, потребляемого УВ:

Ток вторичной обмотки трансформатора для номинального режима работы:

3. Рассчитаем оценочную мощность трансформатора:

где S₁ и S₂ - расчетная мощность первичной и вторичной обмоток трансформатора с учетом работы ее на выпрямитель; m₁ – число фаз

вторичной обмотки; U_2ф , I_2ф – действующие значения напряжения и тока вторичной обмотки. Полагая, что коэффициент полезного действия трансформатора составляет приблизительно 0,92 – 0,98, можем считать, что S1  S2

4. По расчетной мощности S_ТР, напряжению U_1л. U_2л выберем стандартный трансформатор. При выборе будем учитывать, что напряжение U_2л должно быть равно или меньше паспортного значения U₂.

Технические данные выбранного трансформатора представлены в таблице 2

Тип	Номинальная мощность, кВА	Uном, В		Потери, Вт		Напряжение короткого замыкания Uктр %	Напряжение холостого хода, %	Схема и группа соединения обмоток
		Первичное, U1 ном	Вторичное, U2ном	Холостой ход при Uн ΔPх.х.	Короткое замыкание при Uн ΔPк.з.
ТСЗП-25/0,7-УХЛ4	29,1	660	460	210	1100	5,5	8	0,11

Таблица 2

5. По паспортным данным определим параметры трансформатора

• коэффициент трансформации

• полное сопротивление фазы трансформатора

• активное сопротивление фазы трансформатора R_2ф, приведенное ко вторичной обмотке

• индуктивное сопротивление фазы трансформатора

• индуктивность фазы трансформатора, приведенная к вторичной обмотке

Исходя из значения вторичного напряжения выбранного питающего трансформатора, пересчитаем значение среднего выпрямленного напряжения при нулевом угле управления: