Разработка системы управления механизмом подъема мостового крана (стр. 3 из 8)

- время включения, tвкл, c……………………………………….............0,4·10-6

- время выключения, tвыкл, c………………………………….........…...0,7·10-6

- тепловое сопротивление «переход-корпус», Rтеп, ºС/Вт…..........…..….0,12

- мощность рассеяния на коллекторе, Ррк, Вт….……..………….........….1100

Выбираем диод, шунтирующий IGBT-модуль, например диод Д161-400 со следующими параметрами:

- действующий ток, IVD, А………………………………........…………….400

- пороговое напряжение, U0, В…………………………………..................1,35

- динамическое сопротивление, RVD, Ом………..…………........………..0,002

- сопротивление при типовом охладителе и естественном охлаждении, RVDT, ºС/Вт…..…………....................................................…………….......................0,55

максимальная температура структуры, θpn, ºС………………….........…..140

2.4.3 Определение оптимальной частоты коммутации ШИП.

В связи с применением ненасыщенного ключа коэффициент форсировок на включение и отключение транзистора принимается: К1 = 1, К2 =1.

Длительность фронта и спада коллекторного тока силового ключа в паспортных данных силового модуля:

с;

с;

Определяем оптимальную частоту коммутации ШИП:

,Гц (2.16)

где

для ШИП с симметричным законом коммутации;

, (2.17)

Принимаем частоту коммутации Гц.

2.4.4 Определение постоянных и базовых величин, необходимых для расчетов электромагнитных нагрузок энергетического канала.

Конструктивная постоянная двигателя:

, В·с/рад (2.18)

Базовая скорость:

, рад/с (2.19)

Базовый ток:

, А (2.20)

Базовый момент:

, Н·м (2.21)

Учитывая, что ШИП с симметричным управлением не искажает естественных механических характеристик двигателя, определяем относительную продолжительность включения в номинально режиме:

, (2.22)

Относительная скорость в номинальном режиме:

, рад/с (2.23)

,

Относительная электромагнитная постоянная времени:

. (2.22)

где Т – период коммутации,

с. (2.24)

На естественной механической характеристике ДПТ для максимального тока двигателя в динамическом режиме (А) определяем частоту вращения:

, рад/с (2.25)

Определим относительное значение этой скорости:

, рад/с (2.26)

2.4.5 Среднее значение тока двигателя,

,А (2.27)

, А (2.28)

2.4.6 Действующее значение тока двигателя

, (2.29)

где

;

,А (2.30)

2.4.7 Значение среднего тока транзисторного ключа при максимальном токе двигателя составит

, (2.31)

,А (2.32)

2.4.8 Действующее значение тока транзисторного ключа.

, (2.33)

, А (2.34)

2.4.9 Среднее значение тока шунтирующего диода

(2.35)

,А (2.36)

2.4.10 Значение действующего тока шунтирующего диода

,(2.37)

,А (2.38)

2.4.11 Определим потери энергии в силовом транзисторном ключе.

, Вт (2.39)

где:

(2.40)

(2.41)

сопротивление насыщенного ключа:

, (2.42)

Полученная величина потерь меньше допустимой мощности рассеяния на коллекторе силового IGBT-модуля.

, (2.43)

2.4.12 Определение потерь мощности в шунтирующем диоде.

,Вт (2.44)

2.4.13 Максимальную температуру структуры диода определяют из условия, что температура окружающей среды не превышает

ºС.

,ºС (2.45)

Так как

ºС, то требуется дополнительное охлаждение диодов для обеспечения соответствующих температурных режимов.