Содержание

РЕФЕРАТ…………………………………………………………………………1

СОДЕРЖАНИЕ…………………………………………………………………..3

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….............5

РАСЧЕТ ТРЕХФАЗНОГО ИНВЕРТОРА……………………………………...6

1 Расчет силовой части………………………………………………………….6

2 Расчет системы управления…………………………………………………..15

2.1 Расчет задающего генератора………………………………………………15

2.2 Расчет двухконтактного выходного усилителя мощности……………….15

3 Элементарная база…………………………………………………………….25

ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………..30

Введение

Электротехническая промышленность в условиях современного периода остается одной из ведущих отраслей промышленности. Её продукция используется во всех промышленных, сельскохозяйственных, военных и бытовых установках. Это означает, что качество электротехнических изделий во многом определяет технический уровень оснащенности других отраслей.

Преобразовательная техника в общем объеме производства электротехнической промышленности занимает значимое место, поскольку необходимость регулирования частоты переменного тока сегодня особо актуальны. Поэтому технико-экономические показатели и эксплуатационные свойства этих устройств имеют важное значение для экономики нашей страны.

Инвертор – это устройство, по принципу действия обратное выпрямителю, т.е. инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное с возможностью изменения выходной частоты с помощью системы управления. Объект проектирования состоит из двух частей: силовой части устройства и схемы управления силовыми элементами. Данные блоки рассчитаны далее.

1. Расчёт силовой части

Расчёт инвертора с двухступенчатой пофазной коммутацией. Исходные данные: линейное напряжение на нагрузке ; активное сопротивление нагрузки; индуктивность нагрузки; выходная частота f=600 Гц; напряжение источника питания; трансформатор инвертора выполнен по схеме ∆/Y

1. Действующее значение фазного напряжения на нагрузке

.

2. Действующее значение фазного напряжения на первичной обмотке трансформатора

3. Коэффициент трансформации инверторного трансформатора

4. Приведенное сопротивление фазы нагрузки (активное)

5. Приведенная индуктивность фазы нагрузки

6. Действующее значение тока в фазе первичной обмотки

Где

;

;.

7. Действующее значение тока в фазе вторичной обмотки трансформатора

А

8. Коэффициент мощности нагрузки

9. Среднее значение тока источника питания

10. Максимальный ток через транзисторы при λ>;

Где

11. Типовая мощность инверторного трансформатора

12. Среднее и действующее значения тока обратных диодов

13. Средний и действующий ток обратных диодов VD2…VD6:

14. Максимальное напряжение на коммутирующем конденсаторе в режиме холостого хода

Где и r – соответственно эквивалентные добротность контура коммутации и сопротивление потерь. На практике возможные напряжения(являющегося также начальным значением U(0) перед коммутацией рабочих тиристоров) лежат в пределах (1,5…2,5). Выбираем.

15. Максимальное значение прямого и обратного напряжений на рабочих тиристорах VS1…VS6:

.

16. Максимальное значение прямого и обратного напряжений на коммутирующих тиристорах VS7…VS12:

.

17. Максимальное значение напряжения на обратных диодах VD1…VD6

18. Амплитуда перезарядного тока коммутирующего конденсатора для частот f > 100 Гц:

Принимаем

19. Определяем коэффициент ε для применяемого в схеме коммутирующего узла:

20. Критическое (предельное) значение коэффициента нагрузки характеризуется наименьшим значением угла запирания β:

.

21. Характеристическое (волновое) сопротивление

22. Угол запирания

23. Собственная угловая частота, контура коммутации

Где

24. Емкость коммутирующего конденсатора

25. Индуктивность коммутирующего дросселя

26. Среднее значение тока коммутирующих тиристоров VS7…VS12

Где – коэффициент затухания контура;

Q = 7,5 для

27. Амплитудное значение тока в фазе первичной обмотки трансформатора

28. Угол сдвига фаз между первыми гармониками тока и напряжения

29. Действующее значение тока коммутирующего дросселя

По среднему току и максимальному прямому и обратному напряжению, где– коэффициент запаса по току;– коэффициент запаса по напряжению, выбираем рабочие тиристоры VS1…VS6 типаКУ712А-1 с естественным охлаждением (А;В). Аналогично выбираем коммутирующие тиристоры VS7…VS12 и обратные диоды VD1…VD6 типов КУ218Г; (А;В) и КУ211Д (А;В).

В качестве коммутирующих конденсаторов выбираем конденсаторы типа К73-11А-250-0,15 на номинальное рабочее напряжение 250 В и номинальной ёмкостью 0,15 мкФ.

Трансформатор, коммутирующий дроссель и источник питания, рассчитываем по известным методикам.

При применении в схеме инвертора цепей сброса избыточной энергии от конденсатора расчёт производится аналогично.

Однако при этом необходимо учитывать следующее: U(0) = ;или; Rc = (3…5) Zс мощность, теряемая в резисторе при отводе избыточной энергии от конденсатора, определяется из соотношения

,

Где – частота следования коммутационных процессов.

В таблице 4.1 приведены выражения β = f(X) и значения коэффициентов для этих схем. Для расчёта коммутирующих элементов исходными данными служат напряжение источника питания (или диапазон его изменения), а также ток, протекающий через тиристор и нагрузку к моменту начала коммутации. Расчёт элементов LC начинают с определения или выбора начального напряжения на конденсаторе перед коммутацией U(0). Величину U(0) выбирают с учётом обеспечения возможно меньших напряжений на остальных элементах схемы инвертора, а в частности, на рабочих и коммутирующих тиристорах, так как напряжения на этих элементах зависят от U(0).

Для поддержания выбранного напряжения U(0) используются дополнительные цепи заряда конденсатора или цепи отвода от коммутирующего узла избыточной энергии. По выбранной величине U(0) рассчитывают коэффициент ε = (U(0) + Eк) / U(0), используемого коммутационного узла.

Элементы коммутационного узла рассчитывают на предельный (критический) режим работы, характеризующийся наименьшим значением угла β. Этому режиму обычно соответствует наибольший ток и наименьшее напряжение источника питания. Параметры критического режима учитывают коэффициентом Хкр, который выбирают исходя из амплитуды тока, для этого режима (Х =Zc/.

Для узлов параллельной коммутации

;

.

Для узлов последовательной коммутации

;

.

Выбор больших значений , для узлов принудительной коммутации нецелесообразен из-за рода потерь мощности в коммутирующем тиристоре, конденсаторе, активных сопротивлениях коммутирующего дросселя и соединительных проводах. Поэтому отношениедля критического режима принимают равным 1,1…3. При этом следует отметить, что с ростом отношенияуменьшается время перезаряда конденсатора в коммутационном узле.

В инверторах с невысокой частотой следования выходных импульсов (f = 50…100 Гц) длительность интервала коммутации занимает незначительную часть периода следования выходных импульсов. Поэтому в таких инверторах целесообразно применить = 1,1…1,3.

При повышенной частоте следования выходных импульсов (f > 100 Гц) становится актуальной задачей сокращения времени перезаряда конденсатора в коммутирующем узле. В этом случае можно принять = 2…3. По выбранному для критического режима значениюрассчитывают коэффициент Хкр, а затем и характеристическое сопротивление контура коммутации:

Далее по значению и выражению для угла запирания β (табл. 4.1) соответствующего коммутационного узла находят уголкритического режима, а по известному временииспользуемых тиристоров с учётом необходимого запаса – угловую частоту:

, где =1,3…1,5 – коэффициент запаса.

По значениям иопределяют параметры коммутирующего узла:

;

Для иллюстрации методики проведём расчёт элементов узлов коммутации со следующими данными: :

1. Определяем коэффициент ε

2. Принимаем

3. Коэффициент нагрузки

4. Волновое сопротивление коммутирующего контура

5. Угол запирания

6. Собственная угловая частота контура коммутации

рад/с

7. Ёмкость коммутирующего конденсатора

8. Индуктивность коммутирующего дросселя

.

Рисунок 1.1 – Принципиальная схема инвертора