2.2 Выбор силовых ключей инвертора
В разделе 1.3 уже был обоснован выбор конкретной схемы силовой части преобразователя частоты. Уточним принципиальную электрическую схему силовой части и представим ее на рисунке 2.2.1.
Рисунок 2.2.1 – Схема электрическая принципиальная силовой части ПЧ
В качестве силовых ключей будем использовать модули IGBT, в состав которых входят биполярные транзисторы с изолированными затворами и обратные диоды.
Номинальный фазный ток статора уже был определен по формуле (2.1) и равен:
.
Определяем амплитудное значение тока в плече силовой цепи инвертора по формуле:
(2.54)
Максимальный ток через силовой ключ по выражению:
(2.55)
где
=2
– коэффициент запаса, учитывающий
перегрузку по току при коммутации ключа.
Выражение примет вид:
(2.56)
Выбор транзисторного модуля по напряжению осуществляем с учетом возможного перенапряжения:
(2.57)
где
– амплитудное значение напряжения в
силовой цепи инвертора;
– коммутационное
перенапряжение на ключе.
Выражение принимает вид:
(2.58)
На основании выражений (2.56) и (2.58) по каталогу [3.1] выбираем силовые модули IGBT в виде полумоста с обратными диодами со следующими технологическими параметрами. Технические параметры силовых модулей представлены в таблице 2.1:
Таблица 2.2.1 – Технические параметры силовых модулей IRG4PH40KD.
Максимальное напряжение коллектор – эммитер, В |
1200 |
Максимальный ток коллектор – эммитер, А |
35 |
Напряжение насыщения при номинальном токе, В: |
3.4 |
Управляющее напряжение, В: |
6.0 |
Мощность, Вт: |
160 |
Максимальная частота переключения, кГц: |
10 |
Температурный диапазон, С: |
-55...150 |
Дополнительные опции: |
выдерживает 10мкс КЗ |
2.3 Выбор силовых вентилей выпрямителя
Выбор диодов по току.
Действующее значение тока через вентиль определим по формуле:
(2.59)
Определим среднее значение тока через вентиль по формуле:
(2.60)
Условие выбора диодов:
(2.61)
где
– коэффициент запаса, учитывающий
отклонения режима работы и условий
охлаждения диодов относительно
номинальных,
.
Принимаем
–
коэффициент запаса
по току в рабочем режиме,
.
Принимаем
.
Тогда, с учетом коэффициентов запаса, средний ток диодов в открытом состоянии равен:
Из справочника [4 стр. 88] выбираем диод типа Д112-10 с охладителем О111-60.
Максимально допустимое напряжение, прикладываемое к вентилю, не должно превышать допустимого значения повторяющегося импульсного напряжения:
(2.62)
где
– коэффициент запаса по напряжению,
.
Принимаем
–
коэффициент,
учитывающий возможное повышение
напряжения в сети на 10%,
Таким образом, выбираем диоды 10 класса по напряжению.
2.4 Выбор конденсаторов силового фильтра
Суммарная емкость конденсаторов силового фильтра определяется по формуле:
(2.63)
где m – пульсность схемы, в нашем случае m=6;
– коэффициент
схемы по ЭДС, для трехфазного выпрямителя
,
частота питающей сети
Выражение примет вид:
Определяется максимальное допустимое напряжение на конденсаторе по формуле:
(2.64)
На основе полученных результатов выбираем конденсаторы силового фильтра по каталогу сайта [3.2], например B25355-J167-K4, MP 160μF 1200v, со следующими техническими данными:
Таблица 2.4.1 – Технические параметры фильтрующего конденсатора.
Тип |
B25355 |
Номинальное напряжение, В: |
1200В |
Номинальная емкость, мкФ: |
160 |
Допуск номинальной емкости, % |
±10% |
Диапазон рабочих температур, o С: |
-40...70 |
Тангенс угла потерь: |
0.0005 |
Производитель: |
Epcos |