Расчет параметров выпрямительно-инверторного преобразователя выполненного по шестипульсовой (стр. 2 из 3)

5.1 Выбираем неуправляемый вентиль для выпрямителя: В2-320

5.2 Выбираем управляемый вентиль для инвертора:Т14-320

5.3 Выпрямитель

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

(15)

где Sкз – мощность короткого замыкания на шинах питающей сети

= 0,4997

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

(16)

где

=0,006*S1н.

= 0,0310

Амплитуда установившегося тока короткого замыкания, протекающего через вентильное плечо выпрямителя

(17)

= 7340,2

Амплитуда тока аварийного режима выпрямителя

iудв = Куд*Im (18)

где Куд – ударный коэффициент – 1.2

iудв = 1,2*7340,2= 8808,2 A

Число параллельно включенных вентилей в вентильном плече.

По току плеча.

Nпар1 = (Idн/3)*Кн/Iп (19)

где Кн - 1,15

Nпар1 = (1000/3)*1,15/85,6 = округляем до 3

Принимаем 3 вентиля.

По iудв.

Nпар2 = Кн*iудв/Iуд (20)

где Iуд – ударный ток вентиля

Nпар2 = 1,15*8808,2 /7700,0 = округляем до 3

Принимаем 3 вентиля.

По расчётам принимаем максимальное значение параллельных вентилей, а именно – 3.

Выберем максимальное значение:

Nпар.max = 3

5.4 Инвертор

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

Xаи = Xaв(Ки)2 (21)

Xаи = 0,4997*1,2

= 0,7196 Ом

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

Rаи = Rав(Ки)2 (22)

Rаи = 0,0310*(1,2)2 = 0,0446 Ом

Число параллельно включенных вентилей в вентильном плече.

Расчёт по току плеча

Nпар1 = (Iин/3)*Кн/Iп (23)

Nпар1 = (833,33/3)* 1,15/85,6 = округляем до 5

Принимаем – 5.

Xd = 6,28 Ом

Rd = 0,016 Ом

Амплитуда тока аварийного режима выпрямителя

(24)

= 24606,7А

Расчёт по току iудп.

Nпар2 = Кн* iудп /Iуд (25)

Nпар2 = 1,15*24606,7/7700,0 = 5

Из двух вычислений выбираем число вентилей – 5

Выберем максимальное значение: Nпар.max = 5

6. Расчёт числа последовательно включенных вентилей

6.1 Выпрямитель

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

Uвmax = 1.045*Udo (26)

Uвmax = 1.045*7021,3 = 7337 B

Расчётный класс вентильного плеча

(27)

Kр = 1,3*7337/100 = 89

Введём выбранный нами класс неуправляемых вентилей К для выпрямителя: класс 36, индекс 20, стоимость вентиля: 27,3

Повторяющееся напряжение

Uп = 100*К

где К – класс неуправляемого вентиля

Uп = 100*36 = 3600 В

Неповторяющееся напряжение

Uнп = 116*К (28)

Uнп = 116*36 = 4176 В

Число последовательно включенных вентилей в вентильном плече

Nпосл1 = Кн(1+Uc%/100)Uвmax*Кп/Uп (29)

где %Uс – колебания напряжения сети

Nпосл1 = 1,15(1+11/100)* 7337*1,3/3600 = округляем до 5

Nпосл2=Кн(1+Uc%/100)Uвmax*Кнп/Uнп (30)

Nпосл2=1,15(1+11/100) 7337*2,4/4176 = округляем до 6

Nпосл.max = 6

По результатам расчёта получаем 6 последовательно включенных вентилей в плече.

6.2 Расчет стоимости вентильного плеча выпрямителя

Выбранный тип вентиля: В2-320

Общее число вентилей плеча: 18

Стоимость плеча(+10% для нелавинных вентилей): 540,5

Стоимость плеча с охладителями: 698,9

Рис.2. Схема плеча выпрямителя.

6.3 Инвертор

Максимальное обратное напряжение, прикладываемое к вентильному плечу Uвmax = 8804 B

Расчётный класс вентильного плеча Kр: 106

Введём выбранный нами класс управляемых вентилей К для инвертора: 16

Повторяющееся напряжение Uп = 1600 В

Неповторяющееся напряжение

Uнп (для нелавинных) = 1776 В

Число последовательно включенных вентилей в вентильном плече

Nпосл1=Кн(1+Uc%/100)Uвmax*Кп/Uп (31)

Nпосл1=1,15(1+11/100)*8804*1,3/1600 = округляем до 10

Nпосл2=Кн(1+Uc%/100)Uвmax*Кнп/Uнп (32)

Nпосл2=1,15(1+11/100)8804*2,4/1776 = округляем до 18

Nпосл.max = 18

Выбираем 18 последовательно включенных вентилей.

6.4 Расчет числа вентилей в инверторном плече

Общее число вентилей плеча: 90

Стоимость плеча с охладителями: 3316,5

Рис.3. Схема плеча инвертора.

7. Расчёт характеристик преобразователя

7.1 Расчёт внешней характеристики выпрямителя

Udo = Udн/(1- 0,5Udн%/100) =3510 В, при Id=0;

Udн = 3300 В, при Idн = 1500 А.

7.2 Расчёт внешней характеристики инвертора

Среднее значение напряжения инвертора при холостом ходе с заданным углом опережения бета

Uио=2.34*U2и/Ки (33)

Uио=2.34*3600,7/1,2 = 7021,4 В

Угол опережения инвертора

(U2В/U2И) (34)

(3000,6/3600,7)* /180= 33,6 гр. эл.

Среднее значение напряжения инвертора с заданным углом опережения бета

(35)

Uин = 7021,4 *1,2*(cos(33,6)+0,5*0,12) = 7526,9

7.3 Ограничительная характеристика инвертора

Uог(при Iи = 0) = Uио*Киcos

(36)

Uог = 7021,4 *1.2*cos

= 8297,7

где

- угол запаса

Uог(при Iи = Iин)=Uио*Ки(cos

-0,5Uк%/100) (37)

Uог(при Iи=Iин)= 7021,4 *1,2(cos

-0,5*12/100) = 7792,1

7.4 Углы коммутации мостового ВИП (эл.град.)

Выпрямителя:

= arccos (1-2I Xав/2,45U2в) (38)

При Id=0.5*Idн

= arccos (1-1000*0,4997/2,45*3000,6) = 21,3

При Id=Idн

= arccos (1-2*1000*0,4997/2,45*3000,6) = 30,2

Инвертора:

cos(

) - cos = Iи*Xаи/2,45U2и (39)

Iи=0.5*Iин: 7,9

Iи=Iин: 19,3

Рис.4. Диаграмма для мостовой схемы (выпрямитель)

7.5 Коэффициенты мощности мостового ВИП

Выпрямителя:

cos( /2) (40)

= 0,955

При Id = 0.5*Idн

= 0,955*сos(0.5*20.9* /180) = 0,939

При Id = Idн

= 0,955*сos(0.5*29.8* /180) = 0,923

Инвертора:

cos( /2) (41)

=0,955

При Iи = 0.5*Iин

= 0,955*cos((36,9-0,5*6,9)* /180) = 0,830

При Iи = Iин

= 0,955*cos((36,9-0,5*15,6)* /180) = 0,873

7.6 Максимальные токи инвертора

Iи max=(100/0,5Uк%)Iин(cos

-cos ) (42)

При работе инвертора по естественной характеристике:

При

= const

Iи1max=(100/12)*833,33*(cos

-cos ) = 1051,9 А

При работе инвертора по искусственной характеристике:

При Uи = Uио = Udо

Iи2max =(100/0,5*12)* 833,33*(cos

-cos ) = 2103,8 А

Рис.5. Диаграмма для мостовой схемы (инвертор).