Силовыя цепь реверсивного тиристорного преобразователя для питания регулируемого электропривода

 

Рис. 4.   Внешние характеристики

Рис.5.  Электромеханические характеристики.

 

3.3 Построение энергетических характеристик.

 

Значение КПД тиристорного электропривода без учета механических потерь опредляются по следующим выражениям:

- в выпрямительном режиме преобразователя при  :

Где -мощность холостого хода приближенно может быть принята:

Где -мощность потерь холостого хода трансформатора, т.к. преобразователь безтрансформаторный, то

При расчете интервалов принимаем 

Получаем:

P_xx(w_d)= 6*4,3 sin²(a_k')+1,5 

n_в.р(w_d )=(3,84*1000*w_d) / ((3,84*w_d+2*1,25)*1000+0,0165*1000²+ P_xx(w_d))

n_в.р(w_d )=(3840*w_d) / ((3840*w_d+19000+ P_xx(w_d))

 

- в инверторном режиме преобразователя при: 

  =>    

   

n_и.р= ((3840*w_d+19000+ P_xx(w_d))/( 3840*w_d)

w_d <   -0,00026 P_xx(w_d ) - 4,9

Pхх   примем равным   P_xx(w_d)= 25,8 sin²(a_k')+1,5 = 27,3 Вт ,   (sin²(a)=1)

w_d< -4,91

- в интервале между выпрямительным и инверторным режимами 

при:  - 4,91< w_d < 0    .

 

Построим графики зависимостей .

Таблица3.  Зависимость КПД от скорости вращения двигателя.

wd	ak' °	Pхх,Вт	nв.р(wd)	nи.р(wd)
0	86,25	27,2	0
0,25wdn	76,5	25,9	(3840*13) / ((3840*13+19000+25,9)
0,5 wdn	66,3	23,1	(3840*26,15) / ((3840*26,15+19000+23,1)
0,75 wdn	55,2	18,9	(3840*39,22) / ((3840*39,22+19000+18,9)
wdn	42,3	13,2	(3840*52,3) / ((3840*52,3+19000+13,2)
-4,9 рад/с				0
-0,25wdn	95,9	27		(3840*(-13)+19000+ 27)/( 3840*(-13))
-0,5 wdn	105,8	25,4		(3840*(-26,15)+19000+ 25,4)/( 3840*(-26,15))
-0,75 wdn	116,1	22,3		(3840*(-39,22)+19000+ 22,3)/( 3840*(-39,22))
-wdn	127,5	17,7		(3840*(-52,3)+19000+ 17,7)/( 3840*(-52,3))

 

Рис .6.   Зависимость КПД   ТП от частоты вращения двигателя.

С достаточной для инженерных расчетов точностью расчет энергетических характеристик преобразователя можно производить на основе соотношений:

где -активная и реактивная составляющая мощности,

-угол коммутации,

-реактивная мощность холостого хода,

-полная мощность

-мощность искажения.

 

С помощью математического пакета табличного редактора  Excel рассчитаны и построены графические зависимости относительных значений полной мощности и ее составляющих:

А также коэффициента мощности     от относительного значения частоты вращения двигателя (см. табл.4.).

 

 

 

 

 

 

Таблица 4. Энергетические характеристики.

w/wн	ak' °	Pхх. Вт	γ	P, кВт	Qхх, кВар	Q. кВар	S,кВт	Sv. кВт	λ	p	q	s	sv
-1	42,3	13,2	4,5	211,7	4,4	212,7	937,8	888,5	0,23	0,71	0,72	3,16	2,99
-0,75	55,2	18,9	3,7	161,6	4,4	253,7	615,0	536,5	0,26	0,54	0,85	2,07	1,81
-0,5	66,3	23,1	3,4	111,5	4,4	279,8	503,3	403,3	0,22	0,38	0,94	1,69	1,36
-0,25	76,5	25,9	3,2	61,5	4,4	295,0	465,2	354,3	0,13	0,21	0,99	1,57	1,19
0	86,25	27,2	3,1	11,6	4,4	301,2	472,3	363,6	0,02	0,04	1,01	1,59	1,22
0,25	95,9	27	3,2	-38,4	4,4	299,0	543,2	451,8	-0,07	-0,13	1,01	1,83	1,52
0,5	105,8	25,4	3,3	-88,7	4,4	287,9	823,0	765,9	-0,11	-0,30	0,97	2,77	2,58
0,75	116,1	22,3	3,5	-138,6	4,4	267,2	3 839	3 827,5	-0,04	-0,47	0,90	12,92	12,88
1	127,5	17,7	4,1	-188,7	4,4	233,8	1 422	1 389,8	-0,13	-0,64	0,79	4,79	4,68

 

 

Рис.7 Энергетические характеристики.

 

3.4. Построение кривых мгновенного значения выпрямленного напряжения.

 

     Для построения кривых мгновенного значения выпрямленного напряжения преобразователя с раздельным управлением необходимо построить в выбранных масштабах 6-фазную систему линейных ЭДС преобразователя. По рассчитанным значениям углов регулирования и углов коммутации (см. табл.4 и табл.5) построим кривые U’_ak = f(wt).

Таблица 5.  Углы  регулирования и углы коммутации.

Wд	ak' °	γ  °
0	86,25	3,1
0,5Wдн	105,8	3,3
Wдн	127,5	4,1

 

Idn*Rп+2*Uo=1000*0.0165+2*1.25=19 В – нужно поднять график на эту величину.

 

 

Рис.8  Кривая выпрямленного напряжения  ak' =127,5° ,γ =4,1 °.

 

 

Рис.8  Кривая выпрямленного напряжения  ak' =105,8° ,γ =3,3°.

Рис.8  Кривая выпрямленного напряжения  ak' =86,25° ,γ =3,1 °.

 Выводы.

 

  В ходе проделанной работы была спроектирована силовыя цепь реверсивного тиристорного преобразователя для питания регулируемого электропривода. Были рассчитаны и выбраны тиристоры и предохранители, т.к. в обычных условиях без охлаждения тиристор пропускает ток 20-30% от номинальных данных. Поскольку преобразователь мощный,  для защиты полупроводниковых вентилей используем специальные быстродействующие предохранители. Выбор: ПП57-3737 , на 315 А и номинальное напряжение 220В. Выбран сглаживающий дроссель ФРОС 1000/0,5 на ток 1000 А,  необходимо чтобы выдерживал ток номинальный двигателя 1000 А.

 Перенапряжения на элементах схемы ТП возникают в результате периодической коммутации тиристоров (повторяющиеся перенапряжения) и под влиянием работы коммутационных и защитных аппаратов самого ТП и внешних электрических цепей (непериодические перенапряжения). Для уменьшения повторяющихся перенапряжений, обусловленных коммутационными процессами, используются RC-цепочки, шунтирующие тиристоры. RC-цепочка подключается к каждому тиристору, резистор - C5-47, конденсатор - K75-24. Для защиты ВП от внешних непериодических воздействий также используются защитные RC- цепочки с выпрямительным мостом. Диоды в выпрямительном мосту должны иметь класс не ниже тиристора, лучше взять на 1-2 класса выше  чтобы обеспечить надежную защиту, также должны выдерживать ударные токи при включении и выключении, при разряде конденсатора. Поэтому лучше взять выдерживаемый ударный ток в 2-3 раза выше требуемого.

Также были построены регулировочные характеристики, внешние и электромеханические характеристики, энергетические характеристики для обоих направлений токов. Формы кривых выпрямленного напряжения для значений скорости ωдн,   0.5ωдн  и  ωд=0.  Оценка результатов показывает, что наиболее эффективные режимы выпрямления тока при малых углах регулирования, а наиболее экономичные режимы энергопотребления при номинальных режимах работы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник/О. Г. Чебовский, Л. Г. Моисеев, 

Р. П. Недошивин. – 2е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 400 с., ил.

 

2. Полупроводниковый преобразователь для питания регулируемого электропривода: Методические указания к курсовому проектированию/Сост.: Л. П. Козлова, В. Д. Латышко. Спб.: Изд-во СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, 2003. 28 с.

 

3. Чебочевский О. Г. и др. силовые полупроводниковые преобразователи: Справ. / О. Г. Чебоческий, А. Г. Моисеев, Ю. В. Сахаров. – М.: Энергия, 1975. – 511 с.