Проектирование силовых блоков полупроводникового преобразователя (стр. 4 из 5)

Внешняя характеристика описывается выражением :

(3.1.1) [3, с. 83]

где

- напряжение холостого хода;

- уменьшение выпрямленного напряжения за счет перекрытия при индуктивной нагрузке;

R-активное сопротивление цепи

падение в вентилях; в полупроводниковых преобразователях мало и им можно пренебречь, кроме того, в установках средней мощности , поэтому:

(3.1.2)

В относительных единицах формула (3.1.2) будет иметь вид:

(3.1.3)

где

- отношение тока нагрузки к току К.З.

Тогда формула (3.1.3) будет иметь вид:

,(3.1.4)

где

По формуле (3.1.4):

(3.1.5)

Определим по формуле (3.1.5) и заносим в табл. 5. значение

для разных углов .

Внешняя характеристика в выпрямительном режиме

Таблица 5

		0	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0
0°	Ud’	1	0.995	0.9906	0.986	0.981	0.977
30°	0.866	0.861	0.857	0.852	0.847	0.842
40°	0.766	0.761	0.757	0.752	0.747	0.742
50°	0.642	0.638	0.633	0.628	0.624	0.619
60	0.5	0.495	0.491	0.486	0.481	0.476
61,1	0.483	0.479	0.474	0.469	0.464	0.459
70°	0.342	0.337	0.332	0.328	0.323	0.318
80°	0.173	0.169	0.164	0.159	0.155	0.15

В инверторном режиме внешняя характеристика описывается выражением:

(3.1.6)

где

- угол опережения,

В относительных единицах (3.1.6) будет иметь вид:

(3.1.7)

В инверторе существует граница предельного тока, зависящая от углов

и :

(3.1.8)

где

,

- угол восстановления запирающих свойств вентиля

,(3.1.9)

где

- частота питающей сети, ;

- время выключения тиристора, [3,с.176]

По формуле (3.1.9):

Для обеспечения устойчивой работы инвертора необходимо ограничить угол

минимальным значением .

Примем

и определим из соотношения

;(3.1.10)

По формуле (3.1.9):

Уравнение границы предельного тока подсчитаем по формуле (3.1.8)

(3.1.11)

Тогда формула (3.1.7) примет вид:

(3.1.12)

Внешняя характеристика в инверторном режиме строится по формуле (3.1.12) и заполняется табл.6: граница предельного тока строится по формуле (3.1.11) и заполняется табл. 7. соответственно.

Внешняя характеристика в инверторном режиме

Таблица 6.

		0	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0
90°		0	0.0047	0.0094	0.0141	0.019	0.0235
80°	0.173	0.178	0.183	0.188	0.192	0.197
70	0.342	0.346	0.351	0.356	0.361	0.366
60	0.5	0.505	0.509	0.514	0.519	0.524
50	0.642	0.647	0.652	0.657	0.662	0.666
40	0.766	0.771	0.775	0.78	0.785	0.789
30	0.866	0.871	0.875	0.88	0.885	0.889
20	0.939	0.944	0.949	0.954	0.958	0.963

Граница предельного тока

Таблица 7.

	0	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0
	-0.968	-0.963	-0.959	-0.954	-0.949	-0.944

По данным из таблиц 5, 6, 7. строим внешнюю характеристику преобразователя в выпрямленном и инверторном режиме.

Рис. 8. Внешняя характеристика преобразователя.

3.2 Расчет регулировочной характеристики

Регулировочная характеристика, т.е. зависимость выпрямленного напряжения от угла регулирования

, определяется следующим выражением:

(3.2.1) [3,с.82]

В относительных единицах (3.2.1) примет вид:

(3.2.2),

т.е. регулировочная характеристика тиристорного комплекта имеет вид косинусоиды.

Таблица 8

	0	30	60	90	120	150	180
	1	0,866	0,5	0	-0,5	-0,866	-1

Рис.9. Регулировочная характеристика.

4. Расчет энергетических показателей установки

4.1 Расчет коэффициента полезного действия

КПД выпрямителя характеризуется отношением активной мощности, отдаваемой в нагрузку к полной активной мощности, потребляемой выпрямительной установкой от питающей сети.

КПД выпрямителя определяется выражением

,(4..1.1)

где

- суммарная мощность потерь выпрямителя

, (4.1.2) , где

-потери мощности в сглаживающем дросселе и реакторах

1500 Вт

- потери в вентилях

Потери в вентилях

складываются из потерь при их отключении и потерь при протекании прямого тока. При работе на частоте 50 Гц потери при переключении можно не учитывать, поэтому можно записать:

,(4.1.3)

где

- количество вентилей в схеме выпрямителя, ;

- падение напряжения на вентилях, , примем ;