Проектирование тягового полупроводникового преобразоателя (стр. 4 из 6)

В расчете определяем число параллельных (а) СПП для перечисленных выше режимов, а затем принимаем наибольшее из них и округляют его до большего целого числа, если дробная часть превышает 0,1.

На основании выше указанных значений, выбираем для расчета диод Д253-1600 с охладителем О153-150.

Характеристики диода:

· максимальное обратное напряжение

· предельный ток диода

· ударный повторяющийся ток

· пороговое напряжение

· дифференциальное сопротивление

· тепловое сопротивление структура-контур

· тепловое сопротивление корпус-охладитель

· тепловое сопротивление охладитель – окружающая среда при естественном охлаждении и температуре воздуха

· максимальная допустимая температура полупроводниковой структуры

· наибольшая возможная разность зарядов восстановления последовательно включенных приборов

· переходное тепловое сопротивление за время соответствующее эквивалентному прямоугольному импульсу мощности (t=6мс)

· переходное тепловое сопротивление переход корпус за время τ=6 мс (соответствует 120 эл. град.)

· переходное тепловое сопротивление переход корпус за период Т=20 мс

· переходное тепловое сопротивление цепи структура-корпус, за время перегрузки tx=100c

Расчет предельного тока по формуле нагрузочной способности:

(16)

где:

- установившееся тепловое сопротивление цепи полупроводниковая структура -

охлаждающая среда,

- температура окружающей среды, ;

- коэффициент формы тока, .

;

Находим число параллельных СПП в плече в общем случае определяется из соотношения:

(17)

где:

- ток плеча преобразователя для соответствующего режима его работы (в режиме длительной нагрузки , в режиме кратковременной перегрузки для режима аварийной перегрузки ток плеча принимается равным амплитуде тока короткого замыкания), А;

- предельный ток диода, А;

- коэффициент нагрузки или коэффициент использования приборов по току в зависимости от длительной перегрузки:

(18)

- коэффициент, учитывающий снижение предельного тока из-за повышенной температуры охлаждающей среды, если не оговорены условия охлаждения, то

- коэффициент перегрузки в различных режимах;

- среднее значение тока перегрузки. В режиме длительной нагрузки этот ток равен предельному току ,который вычисляется по формуле (16). Для режимов рабочей и аварийной перегрузок ток рассчитывается по формулам (19) и (21) соответственно.

- коэффициент неравномерности распределения тока в параллельных ветвях. При проектировании допускают неравномерность распределения тока 10%, что соответствует

,

Округляя до наибольшего, получаем

Режим рабочей перегрузки для полупроводниковых приборов учитывается в том случае, если длительность перегрузки не превышает 100с:

(19)

где:

- одно из значений температуры структуры при кратности нагрузки , предшествовавшей режиму перегрузки, обычно принимается по условиям эксплуатации

– коэффициент скважности импульсов прямого тока;

- одно из значений потерь мощности:

(20)

Примем

тогда:

В режиме аварийной перегрузки при

и времени перегрузки (один полу период при частоте ) ток перегрузки определяется:

(21)

Округляем до наибольшего, получаем

На основании сравнения расчета для номинального режима

, режима рабочей перегрузки и аварийного режима принимаем максимальное число параллельных ветвей