Задание

Для заданной схемы выпрямительно-инверторного преобразователя в соответствии с исходными данными необходимо:

1. Рассчитать проектные параметры преобразовательного трансформатора и выбрать стандартный трансформатор.

2. Определить количество параллельно и последовательно включенных вентилей в вентильном плече выпрямителя и инвертора.

3. Выбрать и рассчитать устройства выравнивания тока между параллельно включенными вентилями и шунтирующие цепочки для выравнивания обратного напряжения между последовательно включенными вентилями.

4. Рассчитать и построить внешнюю характеристику выпрямителя и временные диаграммы напряжений и токов выпрямителя для заданного угла регулирования  и рассчитанного угла коммутации вентильных токов .

5. Рассчитать и построить естественную внешнюю и ограничительную характеристики инвертора.

6. Построить искусственную горизонтальную внешнюю характеристику инвертора на уровне напряжения холостого хода выпрямителя.

7. Определить предельно допустимый ток инвертора при работе по естественной и искусственной внешним характеристикам.

8. Рассчитать зависимость коэффициента мощности  от тока преобразователя в выпрямительном и инверторном режимах.

Схемы проектируемых выпрямительно-инверторных агрегатов

Р

ДН

ис. 1, а. Выпрямительно-инверторный агрегат по схеме «две обратные звезды с уравнительным реактором» и общей тиристорной группой

1. Расчет проектных параметров преобразовательного трансформатора

Расчет проектных параметров производится для номинального выпрямленного тока I_dН при номинальном напряжении в питающей сети U_1Л.

Схема, поясняющая порядок расчета, представлена на рис. 2.

Рис. 2. Порядок расчета проектных параметров преобразовательного трансформатора

1.1. Напряжение холостого хода выпрямителя

1.2. Расчетную мощность выпрямителя

.

1.3. Действующее значение фазного напряжения на вторичной обмотке трансформатора

1.4. Действующее значение тока вторичной обмотки

1.5. Номинальную расчетную мощность вторичной обмотки

1.6. Действующее значение фазного напряжения на сетевой (первичной) обмотке трансформатора

1.7. Коэффициент трансформации в режиме выпрямителя

1.8. Действующее значение тока сетевой обмотки:

1.9. Номинальную мощность сетевой обмотки

S_1В=3U_1ФI_1В.=35780613=10629 кВА

1.10. Типовую мощность трансформатора

S_Т=1,26Р_d0=1,2610530=13267кВа

По рассчитанной типовой мощности S_Т = 13267кВА выбираем стандартное значение мощности трансформатора 16000 кВА

В выпрямительном и инверторном режиме номинальная мощность трансформатора одинакова (S_1В=S_1И). Это выполняется, если номинальный ток инвертора меньше номинального тока выпрямителя. Поэтому для инверторного режима рассчитываем:

1.11. Номинальный ток инверторного режима

1.12. Действующее значение фазного напряжения на вторичной обмотке трансформатора

U_2И=U_2ВК_И=30001,2=3600 В

1.13. Ток вторичной обмотки

1.14. Коэффициент трансформации

1.15. Ток первичной обмотки:

2. Расчет числа параллельно включенных вентилей

Число параллельно включенных вентилей зависит от среднего тока вентильного плеча I_а, который рассчитывается по формуле

2.1.Определение предельного тока вентиля

Предельный ток вентиля I_П зависит от параметров вентиля, условий охлаждения и рассчитывается по формуле

,

где U₀ – пороговое напряжение вентиля, В;

R_д – динамическое сопротивление, Ом;

R_т – общее установившееся тепловое сопротивление системы «вентиль-среда» при типовом охладителе, ⁰С/Вт;

К_ф=3 – коэффициент формы тока в вентиле;

 - допустимое превышение температуры вентиля над температурой окружающей среды, ⁰С, =100 ⁰С для диодов, =85 ⁰С для тиристоров.

Числовые значения U₀, R_Д и R_П-К для заданного типа вентиля приведены в [2-4] или в приложении 1.

Полное тепловое сопротивление R_т переход-среда состоит из тепловых сопротивлений переход-корпус, корпус-охладитель, охладитель-среда:

R_т = R_п-к + R_к-о + R_о-с.

Таблица 2

Рекомендуемые охладители и их тепловые сопротивления

Тип вентиля	Рекомендуемый охладитель	Rк-о, 0С/Вт	Rо-с, 0С/Вт
			V=0	V=6 м/с	V=12 м/с
Т-630	О153-150	0,005	0,27	0,08	0,063

Предельный ток I_П вычисляется два раза: для диодов I_ПВ и для тиристоров I_ПИ в том случае, когда по исходным данным угол регулирования =0, т.к. в выпрямителе используются неуправляемые вентили (диоды), а в инверторе всегда используются тиристоры.

Предельный ток I_П вычисляется один раз для тиристоров I_ПВ= I_ПИ в том случае, когда по исходным данным угол регулирования >0, т.к. и в выпрямителе и в инверторе используются одинаковые управляемые вентили (тиристоры).