Файл: Техническое задание п роектирование силовой части преобразователя.rtf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.02.2024
Просмотров: 21
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
max > ᵞ > ᵞmin, рассчитать мгновенные значения токов на интервалах.
Напряжение и токи нагрузки строятся в соответствии с уравнениями для однополярной модуляции:
где rн - сопротивление цепи якоря с учетом сопротивления канала вентиля, Ом;
Ea=wn*C*F - ЭДС якорной цепи, В;
- номинальная скорость вращения электродвигателя, рад/сек;
- конструктивный коэффициент машины;- магнитный поток, Вб;
γ=0.5 - скважность импульсов.
Решая (2.3) относительно idH1(t) и idH2(t), получим:
Найдем постоянные интегрирования:
Диаграмма изменения тока нагрузки, изображенная на рисунке 2.1, построена в соответствии с расчетами, выполненными в пакете Mathcad [ПРИЛОЖЕНИЕ 2].
Рисунок 2.1 - Токи нагрузки
Рисунок 2.2 - Напряжение на нагрузке
Значение ЭДС нагрузки можно определить, задавшись средним током нагрузки, например номинальным значением. Тогда для однополярной модуляции:
, В
Частота модуляции fм, [ПРИЛОЖЕНИЕ 2] равна:
2.4 Расчет емкости компенсирующего конденсатора
Пульсации тока нагрузки определяются не только электромагнитными процессами в цепи нагрузки, но и колебаниями напряжения питания ШИР, которое соответствует напряжению на компенсирующем конденсаторе при его конечной емкости.
Предполагают, что изменение напряжения на конденсаторе невелико и не влияет на ток заряда. В этом случае ток заряда будет соответствовать току нагрузки на первом интервале (1), т.е.
=
Или учитывая, что при a=b) получим:
Тогда изменение напряжения на конденсаторе за время отрицательного импульса будет:
В результате интегрирования получим, что емкость конденсатора:
Откуда
Емкость при подзарядке конденсатора за счет индуктивности трансформатора определяется по методике расчета LC -фильтра
где ΔUd=23 - амплитуда на выходе неуправляемого выпрямителя, B;
ΔUтр - падение напряжения, В.
Тогда емкость конденсатора определяется как:
где mn=6 - эквивалентное число фаз.
По результатам двух расчетов выбирается большее значение емкости. Реально емкость конденсатора определяется по условию нормального режима работы цепи сброса энергии в режиме торможения двигателя и имеет большую величину. Поэтому выбираем конденсатор:
К50-17[3]
Номинальная емкость Сн=200 мкФ;
Рабочее напряжение Uр=500 В.
2.5 Построение характеристик ШИП
С изменением тока нагрузки будет изменяться Ud и падение напряжения в ключах ШИР. Характер этого изменения определяется внешними характеристиками:
, В
где Ua - напряжение на якорной цепи, В;
rνb - эквивалентное сопротивление диода выпрямителя, Ом;
rшν= ΔUν/Idн - эквивалентное сопротивление открытого ,модуля ШИР, Ом.
В общем виде:
, В
где
Тогда реальная регулировочная характеристика будет зависеть от тока нагрузки
, В
Для однополярной модуляции скважность γ изменяется от 0 до 1
Рисунок 2.3 - Регулировочная характеристика
Построим семейство внешних характеристик для различных значений , и тока, протекающего в якорной цепи двигателя Iа=Idн. (Рисунок 2.4).
, В
Рисунок 2.4 - Внешняя характеристика
3. Управление преобразователем
3.1 Функциональная схема системы управления
При однополярной модуляции управляющие импульсы с одной из диагоналей, например V2-V3 полностью снимаются, один из ключей другой диагонали (V4) держится постоянно открытым, а регулирование Ua осуществляется за счет модуляции ключа V1. При необходимости сменить полярность напряжения на нагрузке управляющий импульс снимается с диагонали V1-V4, то есть она закрывается, один из ключей другой диагонали (V2) держится постоянно открытым, а регулирование Ua будет осуществляться за счет модуляции ключа V3.
Диаграмма работы ключей при однополярной модуляции выглядит следующим образом (рис. 3.1).
Рисунок 3.1 - Диаграмма работы ключей
Из выше изложенного алгоритма работы ключей и приведенной диаграммы работы ключей следует функциональная схема, изображенная на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Функциональная схема
На рисунке 3.2 изображена, функциональна схема системы управления, на которой:
ГОН - генератор опорных напряжений;
К - компаратор;
V1, V2, V3, V4 - силовые полупроводниковые ключи;
u
Напряжение и токи нагрузки строятся в соответствии с уравнениями для однополярной модуляции:
где rн - сопротивление цепи якоря с учетом сопротивления канала вентиля, Ом;
Ea=wn*C*F - ЭДС якорной цепи, В;
- номинальная скорость вращения электродвигателя, рад/сек;- конструктивный коэффициент машины;- магнитный поток, Вб;
γ=0.5 - скважность импульсов.
Решая (2.3) относительно idH1(t) и idH2(t), получим:
Найдем постоянные интегрирования:
Диаграмма изменения тока нагрузки, изображенная на рисунке 2.1, построена в соответствии с расчетами, выполненными в пакете Mathcad [ПРИЛОЖЕНИЕ 2].
Рисунок 2.1 - Токи нагрузки
Рисунок 2.2 - Напряжение на нагрузке
Значение ЭДС нагрузки можно определить, задавшись средним током нагрузки, например номинальным значением. Тогда для однополярной модуляции:
, В
Частота модуляции fм, [ПРИЛОЖЕНИЕ 2] равна:
2.4 Расчет емкости компенсирующего конденсатора
Пульсации тока нагрузки определяются не только электромагнитными процессами в цепи нагрузки, но и колебаниями напряжения питания ШИР, которое соответствует напряжению на компенсирующем конденсаторе при его конечной емкости.
Предполагают, что изменение напряжения на конденсаторе невелико и не влияет на ток заряда. В этом случае ток заряда будет соответствовать току нагрузки на первом интервале (1), т.е.
=
Или учитывая, что при a=b) получим:
Тогда изменение напряжения на конденсаторе за время отрицательного импульса будет:
В результате интегрирования получим, что емкость конденсатора:
Откуда
Емкость при подзарядке конденсатора за счет индуктивности трансформатора определяется по методике расчета LC -фильтра
где ΔUd=23 - амплитуда на выходе неуправляемого выпрямителя, B;
ΔUтр - падение напряжения, В.
Тогда емкость конденсатора определяется как:
где mn=6 - эквивалентное число фаз.
По результатам двух расчетов выбирается большее значение емкости. Реально емкость конденсатора определяется по условию нормального режима работы цепи сброса энергии в режиме торможения двигателя и имеет большую величину. Поэтому выбираем конденсатор:
К50-17[3]
Номинальная емкость Сн=200 мкФ;
Рабочее напряжение Uр=500 В.
2.5 Построение характеристик ШИП
С изменением тока нагрузки будет изменяться Ud и падение напряжения в ключах ШИР. Характер этого изменения определяется внешними характеристиками:
, В
где Ua - напряжение на якорной цепи, В;
rνb - эквивалентное сопротивление диода выпрямителя, Ом;
rшν= ΔUν/Idн - эквивалентное сопротивление открытого ,модуля ШИР, Ом.
В общем виде:
, В
где
Тогда реальная регулировочная характеристика будет зависеть от тока нагрузки
, В
Для однополярной модуляции скважность γ изменяется от 0 до 1
Рисунок 2.3 - Регулировочная характеристика
Построим семейство внешних характеристик для различных значений , и тока, протекающего в якорной цепи двигателя Iа=Idн. (Рисунок 2.4).
, В
Рисунок 2.4 - Внешняя характеристика
3. Управление преобразователем
3.1 Функциональная схема системы управления
При однополярной модуляции управляющие импульсы с одной из диагоналей, например V2-V3 полностью снимаются, один из ключей другой диагонали (V4) держится постоянно открытым, а регулирование Ua осуществляется за счет модуляции ключа V1. При необходимости сменить полярность напряжения на нагрузке управляющий импульс снимается с диагонали V1-V4, то есть она закрывается, один из ключей другой диагонали (V2) держится постоянно открытым, а регулирование Ua будет осуществляться за счет модуляции ключа V3.
Диаграмма работы ключей при однополярной модуляции выглядит следующим образом (рис. 3.1).
Рисунок 3.1 - Диаграмма работы ключей
Из выше изложенного алгоритма работы ключей и приведенной диаграммы работы ключей следует функциональная схема, изображенная на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Функциональная схема
На рисунке 3.2 изображена, функциональна схема системы управления, на которой:
ГОН - генератор опорных напряжений;
К - компаратор;
V1, V2, V3, V4 - силовые полупроводниковые ключи;
u