Управляемый выпрямитель для электродвигателя постоянного тока тиристорного электропривода. Преобразователь частоты с автономным инвертором для электропитания асинхронного двигателя (стр. 5 из 6)

(2.11)

где Т_а – температура охлаждающего воздуха, 45–50 °С; Т_с – температура теплопроводящей пластины, 90–110 °С; Р_m – суммарная рассеиваемая мощность, Вт, одной парой IGBT/FWD, R_th(c-f)– термическое переходное сопротивление корпус–поверхность теплопроводящей пластины модуля в расчете на одну пару IGBT/FWD, °С/Вт.

Температура кристалла IGBT определяется по формуле

(2.12)

где R_th(j-c)q– термическое переходное сопротивление кристалл–корпус для IGBT части модуля. При этом должно выполняться неравенство

T_ja ≤ 125 ⁰C.

Температура кристалла обратного диода FWD

(2.13)

где R_th(j-c)d– термическое переходное сопротивление кристалл–корпус для FWD части модуля. Должно выполняться неравенство Т_j ≤ 125 ⁰C.

2.5 Расчет выпрямителя

Максимальное значение среднего выпрямленного тока

(2.14)

где n – количество пар IGBT/FWD в инверторе.

Максимальный рабочий ток диода

(2.15)

где при оптимальных параметрах Г-образного LС-фильтра, установленного на выходе выпрямителя, k_cc =1,045 для мостовой трехфазной схемы; k_cc = 1,57 для мостовой однофазной схемы.

Максимальное обратное напряжение вентиля (для мостовых схем)

(2.16)

где k_c ≥ 1,1– коэффициент допустимого повышения напряжения сети; k_3H – коэффициент запаса по напряжению (>1,15); ΔU_н – запас на коммутационныевыбросы напряжения в звене постоянного тока (≈100–150 В).

Выбираем вентиль для функциональной электрической схемы АД эл. при вода с ПЧ по следующим данным:

Выбираем вентиль RM75DZ-2H

Расчет потерь в выпрямителе для установившегося режима работы электропривода (

(2.17)

Вт

где k_cs = 0,577 для мостовой трехфазной схемы; k_cs = 0,785 для мостовой однофазной схемы; R_on – динамическое сопротивление в проводящем состоянии вентиля;

U_j – прямое падение напряжения на вентиле при токе 50 мА (U_j+ R_onI_dm/k₁) – составляет около 1 В для диода или 1,3 В для тиристора; m_v – число вентилей в схеме.

Максимальное допустимое переходное сопротивление охладитель-окружающая среда

в расчете на выпрямитель

(2.18)

где R_th(c-f) – термическое переходное сопротивление корпус–поверхность теплопроводящей пластины модуля.

Температура кристалла

(2.19)

⁰С

где R_th(j-c)d– термическое переходное сопротивление кристалл–корпус для одного вентиля модуля; n_D – количество вентилей в модуле. Необходимо, чтобы выполнялось неравенство T_jDV ≤ 140 ⁰С.

2.6 Расчет параметров охладителя

При установке модулей (выпрямитель, инвертор) на общий охладитель требуемое сопротивление определяется аналогично суммарному сопротивлению при параллельном включении резисторов

Т.к мы предусматриваем общий охладитель для выпрямленного и автономного инвертора то тепловое сопротивление охладителя находятся по формуле

(2.20)

Используя график зависимости теплового сопротивления

скорости воздушного потока при принудительном охлаждении радиатора (рис. 1) определяем что при скорости обдува V=6м/с

рис. 1

Определяем

при 6 м/с

По полученным результатам выбираем охладительдля вентиля функциональной электрической схемы АД эл. привода с ПЧ. [6]

2.7 Расчет сглаживающего фильтра

Коэффициент пульсаций на входе фильтра (отношение амплитуды напряжения к среднему значению)

(2.21)

где m – пульсность схемы выпрямления (m = 6 для трехфазной мостовой схемы, m = 2 для однофазной мостовой схемы).

Параметр сглаживания LC-фильтра

(2.22)

где S = q_1вх/q_1вых – коэффициент сглаживания по первой гармонике; f_s – минимальная частота выходного напряжения в ПЧ, равная 30 Гц.

В качестве индуктивности используем паразитную индуктивность питающей кабельной линии, задаёмся длинной кабельной линии

(50…100)м

Выбираем погонную индуктивность из справочника

нГн.

Ёмкость конденсатора необходимой для реализации LC фильтра

(2.23)

мкФ

(2.24)

(2.25)

мГн

где I_d – номинальный средний ток звена постоянного тока, А.

Емкость конденсаторов, необходимая для протекания реактивного тока нагрузки инвертора [1], находится из выражения

(2.26)

мкФ