ЧИСЛО ВЕНТИЛЕЙ ПЛЕЧА ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Иркутский государственный университет путей

сообщения

Кафедра: «ЭЖТ»

Дисциплина:

“Электронная техника и преобразователи”

Курсовая работа

Расчет параметров выпрямительно-инверторного преобразователя, выполненного по шестипульсовой мостовой схеме

Выполнил:

ст. гр. ЭНС-06-1-2

Черепанов А.В.

Проверил:

преподаватель кафедры

Ушаков В.А.

Иркутск 2008 г.

Оглавление

1.Задание. 3

2.Требуется. 5

3. Выбор типа вентилей. 6

4. Расчёт проектных параметров трансформатора. 10

4.1 Выпрямитель: 10

4.2. Инвертор. 11

5. Расчёт числа параллельно включенных вентилей плеча. 12

5.1. Выбираем неуправляемый вентиль для выпрямителя: В2-320. 12

5.2. Выбираем управляемый вентиль для инвертора: Т9-250. 12

5.3. Выпрямитель. 12

5.4. Инвертор: 13

6.Расчёт числа последовательно включенных вентилей. 14

6.1 Выпрямитель. 14

6.2 Расчет стоимости вентильного плеча выпрямителя. 14

6.3. Инвертор. 15

6.4 Расчет числа вентилей в инверторном плече. 15

7.Расчёт характеристик преобразователя. 16

7.1. Расчёт внешней характеристики выпрямителя. 16

7.2. Расчёт внешней характеристики инвертора. 16

7.3. Ограничительная характеристика инвертора. 16

7.4 Углы коммутации мостового ВИП (эл.град.) 16

7.5 Коэффициенты мощности мостового ВИП.. 17

7.6 Максимальные токи инвертора: 17

8. Расчет параметров устройства выравнивания напряжения. 18

8.1. Выпрямитель на лавинных вентилях: В2-320. 18

8.2. Инвертор на нелавинных вентилях.: Т9-250. 18

9. Выбор схемы выравнивания тока в параллельно включенных ветвях вентильного плеча. 19

10. Моделирование выпрямительно-инверторного преобразователя в среде MATLAB.. 20

10.1. Моделирование работы выпрямителя в номинальном режиме и режиме короткого замыкания. 20

Задание

Трёхфазный мостовой выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) питается от сети с номинальным напряжением Uс=U1л и заданными пределами колебания этого напряжения %Uс. Известна мощность короткого замыкания Sкз, характеризующая реактанс связи точки подключения ВИП и шин бесконечной мощности энергосистемы.

Заданы следующие параметры и соотношения для ВИП:

- Напряжение короткого замыкания трансформатора Uк%;

- Среднее значение выпрямленного напряжения и тока в номинальном режиме (Udн, Idн);

- Соотношение числа витков вентильных обмоток инвертора и выпрямителя Ки=U2и/U2в;

- коэффициенты повторяющихся и неповторяющихся перенапряжений Кп, Кнп.

Номинальные мощности выпрямителя и инвертора одинаковы S1в=S1и.

Схема ВИП

2.Требуется

Расчитать проектные параметры трансформатора и выбрать его по стандартной шкале мощностей.

Выбрать типы вентилей с воздушным охлаждение для выпрямителя и инвертора и, варьируя класс вентилей К, расчитать параметры вентильных плеч, обеспечивающих номинальный режим и устойчивость к перенапряжениям заданой величины и токам аварийных режимов выпрямителя и инвертора.

Определить наиболее дешёвый комплект вентилей.

Расчитать параметры цепей выравнивания обратных напряжений последовательно соединённых вентилей и выбрать схему выравнивания токов в паралельных ветвях вентильных плеч соответственно для выпрямителя и инвертора. Нарисовать схему вентильного плеча.

Выполнить расчёты и построение внешней характеристики выпрямителя, внешних и ограничительной характеристики инвертора, коэффициентов мощности выпрямителя и инвертора.

Построить временные диаграммы фазных напряжений вентильных обмоток выпрямителя и инвертора с отображением коммутационных процессов, диаграммы токов в этих обмотках, мгновенных значений выпрямленного напряжения и напряжения инвертора, напряжения на одном из вентилей. Построить векторные диаграммы напряжения и первой гармоники сетевого тока для выпрямительного и инверторного напряжений.

Выбор типа вентилей

Используя данные таблицы подстановок и построенные на данных таблицы диаграммы, выберем тип и класс неуправляемого вентиля, обеспечивающего наилучшие технико-экономические показатели при разных значениях скорости охлаждающего воздуха (12; 6 и 0 м/сек).

Наилучшие технико-экономические показатели выпрямителя для неуправляемого вентиля типа В2-320 обеспечиваются при скорости охлаждающего воздуха 12 и 6 м/сек. По диаграммам определяем тип неуправляемого вентиля: В2-320, при скорости охлаждающего воздуха 6 м/сек. Стоимость плеча: 418 руб., число вентилей плеча:1. По таблицам для В2-320 выберем класс и индекс:

СТОИМОСТЬ ПЛЕЧА ВЫПРЯМИТЕЛЯ

СТОИМОСТЬ ПЛЕЧА ИНВЕРТОРА

Инвертор

Номинальный ток инвертора.

I_ин= I_d_н/K_и(10)

где I_d_н – номинальный ток выпрямителя

К_и-1,25

I_ин = 3000/1,25 = 2400 А

Действующее значение фазного напряжения вентильной обмотки трансформатора в режиме инвертирования.

U_2и= U_2в·K_и(11)

U_2и= 1492,3·1,25 = 1865,4 В

Действующее значение фазного тока вентильной обмотки трансформатора в режиме инвертирования.

I_2и= I_2в/K_и(12)

I_2и= 2449,5 /1,25 = 1959,6 А

Коэффициент трансформации преобразовательного трансформатора в инверторном режиме.

К_ти = K_тв/K_и (13)

К_ти = 3,1

I_1н= I_2и/K_ти(14)

I_1н = 1959,6/3,1 = 633,1 А

Выпрямитель

Индуктивное сопротивление фазы трансформатора и сети приведённое к напряжению вентильной обмотки выпрямителя. Расчет числа параллельно включенных вентилей мостовой схемы ВИП

(15)

где S_кз – мощность короткого замыкания на шинах питающей сети

= 0,0825 Ом

Активное сопротивление фазы трансформатора и сети приведённое к напряжению вентильной обмотки выпрямителя

(16)

где =0,006·S_1н.

= 0, 0060 Ом

Амплитуда установившегося тока короткого замыкания, протекающего через вентильное плечо выпрямителя

(17)

= 25504 А

Амплитуда тока аварийного режима выпрямителя

i_удв= К_уд·I_m(18)

где К_уд – ударный коэффициент – 1,2

i_удв = 1,2·25504 = 30605 A

Число параллельно включенных вентилей в вентильном плече.

По току плеча.

N_пар1= (I_dн/3) ·К_н/I_п (19)

где К_н- 1,15

N_пар1= (3000/3) ·1,15/274 = 4,89; округляем до 5

Принимаем 5 вентилей.

По i_удв.

N_пар2= К_н·i_удв/I_уд (20)

где I_уд – ударный ток вентиля

N_пар2= 1,15·30605/7200 = 4,89; округляем до 5

Принимаем 5 вентилей.

По расчётам принимаем максимальное значение параллельных вентилей, а именно – 5.

Выберем максимальное значение:

N_пар.max = 5

5.4. Инвертор:

Индуктивное сопротивление фазы трансформатора и сети, приведённое к напряжению вентильной обмотки инвертора

X_аи= X_aв· (К_и)² (21)

X_аи = 0,0825· (1,25) = 0,129 Ом

Активное сопротивление фазы и сети, приведённое к напряжению вентильной обмотки инвертора

R_аи = R_ав· (К_и)² (22)

R_аи = 0,0060· (1,25)²= 0,0094 Ом

Число параллельно включенных вентилей в вентильном плече.

Расчёт по току плеча

N_пар1= (I_ин/3) ·К_н/I_п (23)

N_пар1= (2400/3) ·1,15/501,5 = 1,84 округляем до 2

Принимаем – 2.

X_d= 6,28 Ом

R_d = 0,016 Ом

Амплитуда тока аварийного режима выпрямителя

(24)

= 16285,0 А

Расчёт по току i_удп.

N_пар2= К_н·i_удп /I_уд (25)

N_пар2= 1,15·16285,0/17500 = 1,51 округляем до 2

Из двух вычислений выбираем число вентилей – 2

Выберем максимальное значение:

N_пар.max = 2

Выпрямитель

Максимальное обратное напряжение, прикладываемое к вентильному плечу. Расчет числа последовательно включенных вентилей мостового ВИП

U_в_max = 1,045·U_do(26)

U_в_max = 1,045·3492,1 = 3649 B

Расчётный класс вентильного плеча

(27)

K_р = 1,65·3649/100 =61

Введём выбранный нами класс неуправляемых вентилей К для выпрямителя: класс 42, стоимость вентиля: 30,0

Повторяющееся напряжение

U_п = 100·К

где К – класс неуправляемого вентиля

U_п = 100·42 = 4200 В

Неповторяющееся напряжение

U_нп= 116·К (28)

U_нп= 116·42 = 4872 В

Число последовательно включенных вентилей в вентильном плече

N_посл1= К_н·(1+U_c%/100)·U_вmax·К_п/U_п+1(29)

где U_с% – колебания напряжения сети

N_посл1= 1,15· (1+5/100) ·3649·1,65/4200+1 = 1,7 округляем до 2

N_посл2=К_н·(1+U_c%/100)·U_вmax·К_нп/U_нп (30)

N_посл2=1,15· (1+5/100) ·3649·2,4/4872+1 = 1,71 округляем до 2

N_посл.max = 2

По результатам расчёта получаем 6 последовательно включенных вентилей в плече.

Инвертор

Максимальное обратное напряжение, прикладываемое к вентильному плечу:

U_вmax= 4562 B

Расчётный класс вентильного плеча

K_р: 76

Введём выбранный нами класс управляемых вентилей К для инвертора: 16

Повторяющееся напряжение

Uп =1300 В

Неповторяющееся напряжение

U_нп (для нелавинных) = 1443 В

Число последовательно включенных вентилей в вентильном плече

N_посл1=К_н·(1+U_c%/100)·U_вmax·К_п/U_п+1 (31)

N_посл1=1,15· (1+5/100) ·4562·1,3/1600+1 = 7,8 округляем до 8

N_посл2=К_н·(1+U_c%/100)·U_вmax·К_нп/U_нп+1 (32)

N_посл2=1,15· (1+5/100) ·4562·2,4/1443 +1= 10,953округляем до 11

N_посл.max =11

Выбираем 11 последовательно включенных вентилей.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Иркутский государственный университет путей

сообщения

Кафедра: «ЭЖТ»

Дисциплина:

“Электронная техника и преобразователи”

Курсовая работа

Выполнил:

ст. гр. ЭНС-06-1-2

Черепанов А.В.

Проверил:

преподаватель кафедры

Ушаков В.А.

Иркутск 2008 г.

Оглавление

1.Задание. 3

2.Требуется. 5

3. Выбор типа вентилей. 6

4. Расчёт проектных параметров трансформатора. 10

4.1 Выпрямитель: 10

4.2. Инвертор. 11

5. Расчёт числа параллельно включенных вентилей плеча. 12

5.1. Выбираем неуправляемый вентиль для выпрямителя: В2-320. 12

5.2. Выбираем управляемый вентиль для инвертора: Т9-250. 12

5.3. Выпрямитель. 12

5.4. Инвертор: 13

6.Расчёт числа последовательно включенных вентилей. 14

6.1 Выпрямитель. 14

6.2 Расчет стоимости вентильного плеча выпрямителя. 14

6.3. Инвертор. 15

6.4 Расчет числа вентилей в инверторном плече. 15

7.Расчёт характеристик преобразователя. 16

7.1. Расчёт внешней характеристики выпрямителя. 16

7.2. Расчёт внешней характеристики инвертора. 16

7.3. Ограничительная характеристика инвертора. 16

7.4 Углы коммутации мостового ВИП (эл.град.) 16

7.5 Коэффициенты мощности мостового ВИП.. 17

7.6 Максимальные токи инвертора: 17

8. Расчет параметров устройства выравнивания напряжения. 18

8.1. Выпрямитель на лавинных вентилях: В2-320. 18

8.2. Инвертор на нелавинных вентилях.: Т9-250. 18

9. Выбор схемы выравнивания тока в параллельно включенных ветвях вентильного плеча. 19

10. Моделирование выпрямительно-инверторного преобразователя в среде MATLAB.. 20

10.1. Моделирование работы выпрямителя в номинальном режиме и режиме короткого замыкания. 20

Задание

Заданы следующие параметры и соотношения для ВИП:

- Напряжение короткого замыкания трансформатора Uк%;

- Среднее значение выпрямленного напряжения и тока в номинальном режиме (Udн, Idн);

- Соотношение числа витков вентильных обмоток инвертора и выпрямителя Ки=U2и/U2в;

- коэффициенты повторяющихся и неповторяющихся перенапряжений Кп, Кнп.

Номинальные мощности выпрямителя и инвертора одинаковы S1в=S1и.

Схема ВИП

2.Требуется

Расчитать проектные параметры трансформатора и выбрать его по стандартной шкале мощностей.

Определить наиболее дешёвый комплект вентилей.

Выбор типа вентилей

СТОИМОСТЬ ПЛЕЧА ВЫПРЯМИТЕЛЯ

ЧИСЛО ВЕНТИЛЕЙ ПЛЕЧА ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Класс В2-320 Класс В2-320 6 1671 6 70 7 1465 7 60 8 1367 8 55 9 1271 9 50 10 1158 10 45 11 1056 11 40 12 939 12 35 13 959 13 35 14 835 14 30 16 865 16 30 18 745 18 25 20 770 20 25 22 636 22 20 24 656 24 20 26 675 26 20 28 521 28 15 30 536 30 15 32 553 32 15 34 568 34 15 36 582 36 15 38 597 38 15 40 612 40 15 42 418 42 10 Минимальная стоимость плеча 418 Минимальное количество вентилей плеча 10

Для В2-320 класс: 32, стоимость плеча 332 руб., число вентилей 9.

Используя данные таблицы подстановок и построенные на данных таблицы диаграммы, выберем тип и класс управляемого вентиля, обеспечивающего наилучшие технико-экономические показатели инвертора при выбранном значении скорости охлаждающего воздуха 6 м/сек.

По диаграмме определяем тип управляемого вентиля: Т153-800, стоимостью 2470 руб., количество вентилей Т153-800 равно 22. Стоимость плеча Т9-250 меньше стоимости Т153-800, но количество вентилей Т9-250 равно 50

По таблицам для Т153-800 выберем класс и индекс:

СТОИМОСТЬ ПЛЕЧА ИНВЕРТОРА

Дата: 2019-07-30, просмотров: 228.

12 Следующая ⇒