3.4 Инвертор
Принципиальная схема однофазного инвертора тока показана на
рисунке 3.4.1.
Рисунок 3.4.1 Схема инвертора.
Мостовой инвертор реализуется на силовых полупроводниковых структурах типа IGBT или MOSFET, в зависимости от требуемых характеристики ограничений на допустимые входные напряжения. Современные MOSFET _ структуры имеют предельные напряжения не более чем 700 ... 900 В, в то время как IGВТ_структуры допускают уровни напряжений в 1200 В и выше, что позволяет иметь больший запас надежности схемы, с учетом возможных аварийных импульсных «выбросов» в питающих напряжениях и импульсных всплесках напряжений в процессе раборы инвертора. В данном устройстве остановились на выборе IGBT транзисторов, т.к. выходное напряжение превышает 1000В.
Формирование переменного тока осуществляется, за счёт попарного включения транзисторов VТ1,VТ2 и VТ3,VТ4. На рисунке 3.4.2. приведены временные диаграммы работы инвертора.
Рисунок 3.4.2. Временные диаграммы работы инвертора.
4.1 Расчёт трёхфазного управляемого выпрямителя
4.1.1. Расчёт токов и напряжений выпрямителя.
Выбор тиристоров и охладителей.
4.1.1.1. Минимальное
значение угла управления
=0.
4.1.1.2. Номинальное и максимальное значение угла управления:
=
;
=
;
где
,
-
коэффициенты;
- линейное
напряжение питающей сети;
- пределы
изменения линейного напряжения питания;
= аrccоs
;
=аrccоs
;
где
-
номинальный
угол управления;
- максимальный
угол управления;
Подставляя числовые
значения, для
,
=
660 В,
=
66 В, имеем:
=
= 0.9
=
= 1.1
= аrccоs
=
;
=аrccоs
=
.
4.l.l.3. Выпрямленное напряжение в относительных единицах, приняли
равным
= 0.8
.
4.l.l.4. Среднее значение выпрямленного тока в относительных единицах:
=
;
Подставляем численные значения:
=
= 0.173 .
4.l.1.5. Выпрямленное напряжение холостого хода выпрямителя (ЭДС выпрямителя):
=
;
где
-
среднее значение выпрямленного
напряжения.
Подставляем
численные значения, для
=
1000 В :
=
= 1250 В
4.l.l.6. Амплитудное значение фазной ЭДС на вторичной стороне трансформатора (соединение обмоток «звезда-звезда»):
=
;
=
1250 = 755.755 В.
4.l.1.7. Индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора:
=
;
где
- среднее
значение выпрямленного тока.
Подставляем
численные значение, для
= 10 А
:
=
0.173
= 13.074 Ом.
4.1.1.8. Угол коммутации:
= аrccоs
(
;
Подставляем численные значения, получаем:
= аrccоs
=
.
4.1.l.9.
Просадка напряжения при пуске выпрямителя
при условии что
=
const:
e
=
;
где 
-
среднее значение
выпрямленного напряжения, равное 1000В;
K
-
кратность
пускового тока, равное 5.
Подставляем числовые значения:
e
=
= 50
4.1.l.10. Наибольший выпрямленный ток короткого замыкания:
=
;
=
=57.806 А.
4.1.1.11. Ортогональные составляющие первой гармоники вторичного
тока в относительных единицах:
=
;
=
;
=
;
Подставляем численные значении:
=
= 0.108 А;
=
= 0.08А;
=
= 0.134 А.
4.1.1.12. Действующее значение тока первой гармоники вторичной обмотки трансформатора (базисное значение тока):
=
;
= 0.134
А.
4.1.1.13. Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:
=
;
=
= 7.938А.
4.1.1.14. Коэффициент трансформации трансформатора:
=
;
=
= 0.713.
4.1.1.15. Действующее значение тока в первичных обмотках трансформатора:
=
=
= 11.133А.
4.1.1.16. Полная мощность трансформатора:
S
=
;
S
=
755.75
7.938
= 12730А.
4.1.1.17. Угол сдвига первой гармоники входного тока относительно фазной ЭДС:
=
g
;
=
g
=
.
4.1.1.18. Активная мощность на входе выпрямителя:
P
=
P
=
= 9979 В
А.
4.1.1.19. Коэффициент мощности выпрямителя:
К
=
;
К
=
= 0.784 .
4.1.1.20. Среднее значение анодного тока:
=
;
=
= 3.333А.
4.1.1.21. Максимальное значение анодного тока:
=
;
=
10
А.
4.1.1.22. Действующее значение анодного тока:
=
;
=
= 5.612А.
4.1.1.23. Анодное напряжение в момент включения вентиля:
=
;
=
.
4.1.1.24. Анодное напряжение в момент выключения вентиля:
=
;
=
= 934.475В.
4.1.1.25. Максимальное значение обратного анодного напряжения:
=
;
=
=
1309В.
4.1.l.26. Действующее
значение n-ой
гармоники выпрямленного напряжения
:
=
=
,
=
где п - номер гармоники выпрямленного напряжения, приняли равным 6;
- коэффициенты.
Подставляем численные значения, для:
=
= = 71.364В.
=
= 0.093 ;
=
= 0.13.
Проведя аналогичные вычисления по пункту 4.1.1.6., определили действующее значение выпрямленного напряжения для n = 12, 18, гармоник. Полученные результаты занесли в таблицу 4.1.1.1.
4.1.1.27. Действующее значение первой гармоники анодного напряжения:
=
;
Подставляем
численные значения:
=
= 483.537 В.
4.1.1.28. Действующее значение гармоник анодного напряжения, для
которых n=6К±1
(К=1,2,3…): 
=
;
;
;
где
–
коэффициенты.
Подставляем численные значения:
=
= 81.906В.
= 0.106;
= 0.159.
Проведя аналогичные вычисления по пункту 4.1.1.28., определили действующее анодного напряжения для n=7. Полученные результаты занесли в таблицу 4.1.1.1.
4.1.1.29. Действующее значение гармоник анодного напряжения, для которых n=ЗК (К=1,2,З .. .):
=
=
;
=
,
где
- коэффициенты.
Подставляем
численные значения:
=
В.
=
;
=
Проведя аналогичные вычисления по пункту 4.1.1.29., определили действующее значение анодного напряжения для n=6. Полученные результаты занесли в таблицу 4.1.1.1
4.1.1.30. Для значений
выпрямленного напряжения
=
0.7; 0.65; 0.6; 0.55
повторили вычисления по пунктам
4.1.1.3-4.1.1.29, все результаты занесли в
таблицу 4.1.1.1.
Таблица 4.1.1.1 - Расчётные параметры выпрямителя
|
Параметр |
Единица измерения |
Приведенное
значение напряжения,
| ||||
|
0.80 |
0.70 |
0.65 |
0.60 |
0.55 | ||
|
|
|
0.173 |
0.346 |
0.433 |
0.52 |
0.606 |
|
|
B |
1250 |
1429 |
1538 |
1667 |
1818 |
|
|
B |
755.75 |
863.973 |
929.874 |
1008 |
1099 |
|
|
Oм |
13.074 |
29.93 |
40.264 |
52.416 |
66.6 |
|
|
Рад |
0.344 |
0.596 |
0.708 |
0.816 |
0.918 |
|
|
|
19.712 |
34.127 |
40.58 |
46.728 |
52.608 |
|
|
А |
57.806 |
28.902 |
23.094 |
19.231 |
16.5 |
|
|
|
0.108 |
0.189 |
0.219 |
0.243 |
0.26 |
|
|
|
0.08 |
0.187 |
0.248 |
0.311 |
0.376 |
|
|
|
0.134 |
0.266 |
0.331 |
0.395 |
0.457 |
|
|
А |
7.746 |
7.688 |
7.644 |
7.596 |
7.541 |
|
|
А |
7.938 |
7.768 |
7.691 |
7.617 |
7.545 |
|
|
|
0.713 |
0.624 |
0.58 |
0.535 |
0.49 |
|
|
А |
11.133 |
12.45 |
13.26 |
14.236 |
15.398 |
|
S |
кВ |
12.730 |
14.240 |
15.170 |
16.290 |
17.590 |
|
|
Рад |
0.638 |
0.78 |
0.847 |
0.908 |
0.966 |
|
|
|
36.529 |
44.695 |
48.553 |
51.998 |
55.337 |
|
|
|
0.803 |
0.711 |
0.662 |
0.615 |
0.569 |
|
P |
кВ |
9.979 |
10020 |
9981 |
10000 |
9999 |
|
K |
|
0.784 |
0.704 |
0.658 |
0.615 |
0.569 |
Продолжение таблицы 4.1.1.1
|
|
А |
3.333 |
3.333 |
3.333 |
3.333 |
3.333 |
|
|
А |
5.613 |
5.493 |
5.438 |
5.386 |
5.335 |
|
|
B |
570.539 |
652.24 |
701.99 |
760.97 |
829.669 |
|
|
B |
934.475 |
1296 |
1473 |
1666 |
1865 |
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
B |
71.594 |
11.826 |
32.674 |
84.33 |
140.614 |
|
|
B |
16.643 |
69.449 |
58.188 |
20.418 |
34.182 |
|
|
B |
34.037 |
15.943 |
51.087 |
47.966 |
3.382 |
|
|
А |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
|
B |
483.537 |
480.05 |
471.465 |
457.402 |
434.834 |
|
|
B |
198.058 |
210.919 |
208.366 |
200.917 |
189.193 |
|
|
B |
99.481 |
62.712 |
29.515 |
13.134 |
64.844 |
|
|
B |
54.811 |
37.009 |
65.73 |
102.993 |
139.627 |
|
|
B |
45.424 |
25.128 |
70.105 |
116.311 |
159.224 |
1904
Выбор тиристоров
Выбор тиристоров осуществляется из условий среднего тока, протекающего через прибор, и максимального значения обратного напряжения. Исходя их этих условий выбираем тиристорный мост S3РНВ30-1400. Характеристики и параметры приведены в приложении.