Проектирование тягового полупроводникового преобразоателя (стр. 1 из 6)

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ МИНИСТЕРСТВА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Кафедра «Электроснабжение железных дорог»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЯГОВОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Выполнил студент А.Е. Гуйдо

Группа ЭС – 005

Руководитель Я. С. Гришин

Нормоконтроль Я. С. Гришин

Санкт-Петербург

2004

ЗАДАНИЕ.

Вариант №17:

Номинальное значение выпрямленного напряжения:

Номинальное значение выпрямленного тока:

Номинальное значение напряжения питающей сети:

Схема соединения обмоток преобразовательного трансформатора:

Вид преобразователя по функциональным свойствам: неуправляемый выпрямитель;

Климатическое исполнение преобразовательной установки: тропическое исполнение.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………….…..4

1.ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ СХЕМЫ…………………………….5

2.РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЯ ТОКОВ И МОЩНОСТИ. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРА...…7

3.РАСЧЕТ ТОКОВ В АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ………………………………………..9

4. ВЫБОР ТИПА ДИОДА И РАЗРАБОТКА СОЕДИНЕНИЯ СХЕМЫ ПЛЕЧА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ………………………………………………………………………….14

4 1. Выбор типа диода………………………………………………………………………...14

4.2.Разработка соединения схемы плеча преобразователя…………………………………17

5.ИССЛЕДОВАНИЕ ВНЕШНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА И ИССЛЕДОВАНИЕ КОММУТАЦИИ………………………………………...19

5.1. Исследование внешней характеристики и коэффициента мощности………………...19

5.2 Исследование коммутации……………………………………………………………….21

6.ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК (КПД, КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ)…………………………………………………………………………………..22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………………25

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………………………26

ВВЕДЕНИЕ.

В данном курсовом проекте, производится расчет преобразовательного агрегата, предназначенного для установки на тяговых подстанциях метрополитена. Преобразователь собран по шестипульсовой схеме преобразования и состоит из преобразовательного трансформатора и трехфазного мостового выпрямителя.

Мостовая схема обладает рядом достоинств, по сравнению с нулевой схемой с уравнительным реактором. Прежде всего у мостовой схемы более высокий коэффициент использования мощности трансформатора – 0,95 против 0,8. Конструкция трансформатора значительно упрощается, так как отпадает необходимость в двух вторичных обмотках. Отпадает необходимость и в самом уравнительном реакторе. Установленная мощность полупроводниковых приборов в обеих схемах одинакова, также во всех шестипульсовых схемах одинаков угол коммутации.

В данное время шестипульсовые мостовые выпрямители уже не удовлетворяют современным требованиям по уровню пульсаций выпрямленного напряжения и по уровню высших гармонических составляющих в кривой потребляемого тока. Этим требованиям в большей мере удовлетворяют двенадцатипульсовые выпрямители, которым и отдается предпочтение при разработке новых преобразователей. Эти выпрямители имеют также более пологую внешнюю характеристику, меньший угол коммутации, более высокие экономические показатели.

В системах электроснабжения железных дорог, метрополитена, и городского электротранспорта, несмотря на это, достаточно широко распространены шестипульсовые мостовые выпрямители.

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ СХЕМЫ.

В данном курсовом проекте, производится расчет преобразовательного агрегата, предназначенного для установки на тяговых подстанциях метрополитена. Преобразователь собран по шестипульсовой схеме преобразования и состоит из преобразовательного трансформатора и трехфазного мостового выпрямителя (рис.1).

Мостовая схема обладает рядом достоинств, по сравнению с нулевой схемой с уравнительным реактором. Прежде всего у мостовой схемы более высокий коэффициент использования мощности трансформатора – 0,95 против 0,8. Конструкция трансформатора значительно упрощается, так как отпадает необходимость в двух вторичных обмотках. Отпадает необходимость и в самом уравнительном реакторе. Установленная мощность полупроводниковых приборов в обеих схемах одинакова, также во всех шестипульсовых схемах одинаков угол коммутации.

В системах электроснабжения железных дорог, метрополитена, и городского электротранспорта, несмотря на это, достаточно широко распространены шестипульсовые мостовые выпрямители.

Схема шестипульсового мостового неуправляемого выпрямителя

Рис.1

2. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЯ, ТОКОВ И МОЩНОСТИ. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРА.

Номинальный и перегрузочный режимы принимаем исходя из следующих рекомендаций. Параметры номинального режима по току определяем из задания. Кратность в процентах от номинального тока, длительность перегрузок и цикличность соответствуют требованиям к тяговым потребителям (ГОСТ 2329-70).

125% в течении 15 минут 1 раз в 2 часа:

150% в течении 2 минут 1 раз в 1 час:

200% в течении 10 секунд 1 раз в 2 мин:

Предварительно производится расчет для номинального режима при идеальных СПП и пренебрежении сопротивлениями питающей сети.

Среднее выпрямленное напряжение в режиме холостого хода

определяется по формуле:

, (1)

где

- потеря выпрямленного напряжения на коммутацию, принимается равной 2…3% от .

- номинальное выпрямленное напряжение.

.

.

Исходя из значения среднего выпрямленного напряжения определяем эффективные значения напряжения вторичной обмотки

:

(2)

(3)

Средний ток плеча схемы выпрямления

:

(4)

где

- номинальное значение выпрямленного тока.

Для номинального режима:

Обратное максимальное напряжение плеча схемы выпрямления

:

(5)

Эффективное значение тока плеча схемы выпрямления

(6)

Эффективное значение тока вторичной обмотки преобразовательного трансформатора

; (7)

Отсюда следует, что эффективное значение фазного тока вторичной обмотки:

Эффективное значение тока первичной обмотки преобразовательного трансформатора

(8)

где

- коэффициент трансформации;