ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЯГОВОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Мощность резистора определяется по формуле:где: - эффективное значение напряжения прикладываемого к резистору, В. Емкость конденсатора в активно-емкостном делителе определяют, используя соотношение:где: - наибольшая возможная разность зарядов восстановления последовательно включенных приборов, Кл.Исследование внешней характеристики и коэффициента мощностиОдной из важнейших характеристик, определяющих работу выпрямителя, является его внешняя характеристика, которая представляет собой зависимость среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока .С увеличением тока нагрузки выпрямленное напряжение уменьшается. Потери в преобразователе можно условно разделить на следующие основные составляющие:потеря напряжения на коммутации потеря напряжения на активных сопротивлениях (в обмотках трансформатора) потеря напряжения на силовых полупроводниковых приборах Потеря напряжения на коммутацию:Потеря напряжения на активных сопротивлениях:где: -угол коммутации выпрямителя;Потеря напряжения на силовых полупроводниковых приборах:где: - число плеч, одновременно проводящих ток;- число последовательных СПП в одном плече;Уравнение внешней характеристики имеет вид:При номинальном режиме: Если известна мощность на стороне выпрямленного тока, то для определения полной мощности преобразователя необходимо знать коэффициент мощности:где: -коэффициент фазового сдвига основной гармонической тока питающей сети;- коэффициент искажения формы тока первичной сети;,- эффективное значение высших гармонических составляющих тока питающей сети;Фазовый угол сдвига основной гармонической тока питающей сети для неуправляемого выпрямителя:для номинального режима:Результаты расчета коэффициента мощности для различных значений тока приведены в таблице 5.Таблица 5.07501500225030000,9550,9080,860,8110,76На основании таблицы строится график зависимости коэффициента мощности от выпрямленного тока (рис.5.1.).Рисунок 5.1 - Зависимость коэффициента мощности от выпрямленного токаИсследование коммутации.Наличие индуктивных сопротивлений на стороне переменного тока преобразователя приводит к появлению интервала коммутации, который называется углом коммутации и измеряется в электрических градусах. С учетом принятых в курсе преобразовательной техники допущений (симметричные синусоидальные питающие напряжения; полностью сглаженный ток на стороне выпрямленного напряжения; расчеты выполняются при нагрузке не выше нормальной) угол коммутации определяется по выражению:Далее исследуется форма тока на коммутационном интервале. Ток коммутации определятся по формуле:Ток плеча, входящего в работу , изменяется по закону тока коммутации и при достигается в амплитуде значения . Ток плеча, выходящего из работы , изменяется как и при становится равным нулю. Производится расчет токов плеч при изменении от 0 до . Результаты расчетов сводятся в таблицу 6.Угол коммутации при номинальном режиме:при ;Таблица 6Ток037,4149,2411,8914,91500037,4149,2411,8914,9150015001462,61350,81088,2585,10 По данным таблицы строятся зависимости и , приведенные на рис.5.2.Рис. 5.2Исследование энергетических характеристик(кпд, коэффициент мощности)Суммарные активные потери в схеме преобразователя определяются по формуле:где: - потери в стали преобразовательного трансформатора, равные потерям холостого хода для выбранного трансформатора;- потери в меди преобразовательного трансформатора, которые определяются потерями короткого замыкания , пропорциональными квадрату отношения выпрямленного тока к номинальному току, т.е.:- потери в СПП, т.е.:- число плеч преобразователя одновременно проводящих ток;-средний ток диода при - потери в делителях напряжения и тока, составляющая - потери в сглаживающем реакторе. где - активное сопротивление обмотки сглаживающего реактора, которое в расчетах можно принять равным (0,01…0,02) Ом;- потери в устройствах защиты и систем управления, применяются равными 0,2% от ;Для номинального режима:Суммарные потери мощности в преобразователе:Коэффициент полезного действия выпрямителя определяется по формуле:В таблице 7 сведены полученные результаты расчетов КПД, а также потерь мощности для остальных режимов работы.Результаты расчетов энергетических характеристик выпрямителя.Таблица 7.Id, A0750150022503000444440416366401,954,88,5413,191111105,6322,550,63902,222,222,222,222,227,2218,850,52102,4174,40555,81111,71667,52223,37,22574,61162,221769,92397,700,9670,9570,9420,927По полученным данным, которые представлены в таблице 7 были построены зависимости которые представлены на рисунке 6, и изменения составляющих потерь от ( выпрямительного тока), которые представлены на рисунке 7.а)б)в)Рисунок 6.а)б)в)г)д)е)ж)Рисунок 7.ЗАКЛЮЧЕНИЕ.В представленной работе была проведена разработка преобразовательного агрегата, который предназначен для использования на тяговых подстанциях метро. Были получены временные диаграммы токов и напряжений и построены зависимости характеристик тягового полупроводникового преобразователя.