Проектирование тягового полупроводникового преобразоателя (стр. 5 из 6)

4.2. Разработка соединения схемы плеча преобразователя.

Число последовательных СПП определяется из соотношения:

(22)

где:

- максимальное обратное напряжение на плече преобразователя в номинальном режиме, В;

- неповторяющееся импульсное напряжение, В;

- коэффициент неравномерности распределения напряжения, в расчетах принимается равным 1,1;

- кратность перенапряжений, принимаем равным 1,7…1,8 для тяговых преобразователей.

Получаем значение

, округляем в большую сторону до целого числа, таким образом получаем

Для равномерного деления напряжения применяют активные (

), емкостные (С) и смешанные (RСD) цепи, включаемые параллельно СПП (рис.4.).

Групповое соединение СПП в одном плече преобразователя

Рис.4

Сопротивление шунтирующих резисторов, рассчитываем по формуле:

(23)

где:

- число последовательных приборов;

- наибольшее допустимое мгновенное напряжение для одного СПП данного класса (повторяющееся напряжение), В;

- наибольшее мгновенное обратное напряжение на плече, В;

- наибольший повторяющийся импульсный обратный ток СПП, А.

Мощность резистора определяется по формуле:

(24)

где:

- эффективное значение напряжения прикладываемого к резистору, В.

Емкость конденсатора в активно-емкостном делителе определяют, используя соотношение:

(25)

где:

- наибольшая возможная разность зарядов восстановления последовательно включенных приборов, Кл.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВНЕШНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА И ИССЛЕДОВАНИЕ КОММУТАЦИИ.

5.1. Исследование внешней характеристики и коэффициента мощности.

Одной из важнейших характеристик, определяющих работу выпрямителя, является его внешняя характеристика, которая представляет собой зависимость среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока

.

С увеличением тока нагрузки выпрямленное напряжение уменьшается. Потери в преобразователе можно условно разделить на следующие основные составляющие:

· потеря напряжения на коммутации

· потеря напряжения на активных сопротивлениях (в обмотках трансформатора)

· потеря напряжения на силовых полупроводниковых приборах

Потеря напряжения на коммутацию:

(26)

Потеря напряжения на активных сопротивлениях:

(27)

где:

-угол коммутации выпрямителя;

(28)

(29)

Потеря напряжения на силовых полупроводниковых приборах:

(30)

где:

- число плеч, одновременно проводящих ток;

- число последовательных СПП в одном плече;

(31)

Уравнение внешней характеристики имеет вид:

(32)

При номинальном режиме:

Если известна мощность на стороне выпрямленного тока, то для определения полной мощности преобразователя необходимо знать коэффициент мощности:

(33)

где:

-коэффициент фазового сдвига основной гармонической тока питающей сети;

- коэффициент искажения формы тока первичной сети;

, (34)

- эффективное значение высших гармонических составляющих тока питающей сети;

(35)

Фазовый угол сдвига основной гармонической тока питающей сети для неуправляемого выпрямителя:

(36)

для номинального режима:

Результаты расчета коэффициента мощности для различных значений тока приведены в таблице 1.

Таблица 1.

	0	750	1500	2250	3000
	0,955	0,908	0,86	0,811	0,76

На основании таблицы строится график зависимости коэффициента мощности от выпрямленного тока (рис.5.1.).

Рис. 5.1

5.2. Исследование коммутации.

Наличие индуктивных сопротивлений на стороне переменного тока преобразователя приводит к появлению интервала коммутации, который называется углом коммутации

и измеряется в электрических градусах. С учетом принятых в курсе преобразовательной техники допущений (симметричные синусоидальные питающие напряжения; полностью сглаженный ток на стороне выпрямленного напряжения; расчеты выполняются при нагрузке не выше нормальной) угол коммутации определяется по выражению:

(37)

Далее исследуется форма тока на коммутационном интервале. Ток коммутации определятся по формуле: