Последовательный автономный резонансный инвертор с обратными диодами (стр. 2 из 7)

( 2.1 )

( 2.2 )

( 2.3 )

где

- круговая частота, f=1500 - заданная выходная частота, Гц;

Результаты вычислений отразили в таблице 1.

Таблица 1

Изменение параметров по ходу нагрева.

Эквивалентные параметры		Режим работы
		Холодный	Промежуточ.	Горячий
Сопротивление, Ом	Реактивное ХLH	0.0754	0.0942	0.066
	Полное ZH	0.0761	0.0951	0.0665
cos jH		0.1315	0.1366	0.1204

2.2 Определяем максимальное выпрямленное напряжение:

( 2.4 )

где Е – заданное напряжение питающей сети, в;

Получаем Udm=513.18 В.

Для получения возможности устранения колебания напряжения на входе инвертора принимаем входное напряжение:

( 2.5 )

Подставив, имеем Ud=436.2 В.

2.3 Минимальный угол запирания тиристоров:

( 2.6 )

где Ти=1/f – период выходной частоты инвертора;

tвп=40 мкС – паспортное значение времени выключения тиристоров.

Получаем d1=0.4901 рад.

2.4 Определяем собственную частоту коммутирующего контура из соотношения:

( 2.7 )

Частота контура равна w0=11167 рад/с.

2.5 Длительность протекания анодного тока:

( 2.8 )

Получаем l=2.65 рад.

2.6 Определяем угол включения тиристоров:

( 2.9 )

( 2.10 )

где d - угол запирания тиристоров;

Ку=2.8 – коэффициент увеличения.

Получаем d=1.3722 рад; y=0.8822 рад

2.7 Находим общую индуктивность схемы L, равную сумме индуктивности нагрузки в промежуточном режиме и дополнительной индуктивности Lк.

( 2.11 )

Получаем L=1.2746*10^-5 Гн

2.8 Определяем величину дополнительной индуктивности, включение которой желательно из соображений снижения влияния степени нагрева на общую индуктивность.

( 2.12 )

Получаем Lк=2.7458*10^-6 Гн.

2.9 Вычисляем среднее значение входного тока

( 2.13 )

Получаем Id=57.3127 А.

2.10 Находим коэффициенты N и B, определяющие действующее значение тока и напряжения нагрузки в зависимости от параметров инвертора:

(2.14)

(2.15)

Получаем N=0.2938; B=2.7993.

2.11 Действующие значения тока и напряжения нагрузки:

(2.16)

(2.17)

Получаем Iн1=242.303 А; Uн1=755.095 В.

2.12 Определяем ток нагрузки, исходя из заданной мощности:

(2.18)

Получаем Iн2=1448.97 А. Так как Iн1<Iн2, будем использовать согласующий трансформатор с коэффициентом трансформации:

(2.19)

Из выражения (2.19) получаем Кт=5.98, принимаем Кт=6. Из-за введения трансформатора параметры нагрузки для преобразователя изменились, поэтому проводим их перерасчёт:

( 2.20 )

Результаты пересчёта занесены в таблицу 2.

Таблица 2

Пересчитанные параметры нагрузки

Rн1х, Ом	Rн1п, Ом	Rн1г, Ом	Zн1х, Ом	Zн1п, Ом	Zн1г, Ом	Lk1, мкГн	L1, мкГн	Lн1х, мкГн	Lн1п,мкГн	Lн1г,мкГн
0,36	0,468	0,288	2,74	3,425	2,392	98,9	458,9	288	360	252

2.13 Определяем ёмкость коммутирующего конденсатора:

( 2.21 )

Получаем Ск=1.7441*10^-5 Ф. Принимаем Ск=20 мкФ.

2.14 Находим средние значения анодного тока тиристоров и диодов:

( 2.22 )

( 2.23 )

Получаем Iaт=73.22 А; Iад=44.57 А.

2.15 Максимальное напряжение на коммутирующем конденсаторе:

( 2.24 )

Получаем Ucm=1963.31 В.

3. Расчёт АИР для «холодного» и «горячего» режимов

Дальнейший расчёт проводится для двух режимов работы преобразователя, характеризуемых свойствами нагрузки: «холодного» и «горячего». Согласно названиям режимов будет проводиться индексация буквенных обозначений в формулах – соответственно буквами «х» и «г».

3.1 Определяем частотный и нагрузочный коэффициенты

( 3.1)

( 3.2 )

Получаем: Fx=0.6873; Fг=0.6233; Dx=0.0679; Dг=0.0543.

3.2 Длительность полупериода протекание анодного тока:

( 3.3 )

( 3.4 )

Получаем: lх=2.6 рад; lг=2.48 рад.

3.3 Рассчитываем угол включения тиристоров из соотношений:

( 3.5 )

( 3.6 )

Получаем: yх=0.8262 рад; yг=0.7785рад.

3.4 Угол запирания тиристоров:

( 3.7 )

( 3.8 )

Получаем: dх=1.3612 рад; dг=1.4384 рад.

3.5 Определяем резонансные частоты:

( 3.9 )

( 3.10 )

Получаем: w0x=11359 рад/с; w0г=11931 рад/с.

3.6 Просчитываем для обоих режимов коэффициенты N и B: