15.3. Определение оптимальной частоты коммутации шип[16]
В связи с применением ненасыщенного ключа коэффициент форсировок на включение и отключение транзисторов принимается: K1=1 и К2=1.
Длительность фронта и спада коллекторного тока силового ключа по паспортным данным силового IGBT-модуля принимают:
t+ = 0,07 мкс = 0,07 • 10-6 с;
t _ = 0,22 мкс =0,22 • 10-6 с;
Определяют оптимальную частоту коммутации ШИП:
,
(15.2)
где Kf = 0,382 для ШИП с симметричным законом коммутации;
,
(15.3)
Гц
Принимаем частоту коммутации fk == 2700 Гц.
15.4 Определение постоянных и базовых величин, необходимых для расчета электромагнитных нагрузок энергетического канала
Конструктивная постоянная двигателя:
(15.4)
Вс/рад
Базовая скорость:
(15.5)
рад/с
Базовый ток:
(15.6)
А
Базовый момент
(15.7)
Нм
Учитывая, что ШИП с симметричным управлением не искажает естественных механических характеристик двигателя, определяем относительную продолжительность включения в номинальном режиме:
(15.8)
Относительная скорость в номинальном режиме:
(15.9)
Относительная электромагнитная постоянная времени:
(15.10)
где Т.— период коммутации;
с
(15.11)
На естественной механической характеристике ДПТ для максимального тока двигателя в динамическом режиме (Iмакс = 172 А) определяем частоту вращения
(15.12)
а также относительное значение этой скорости
(15.13)
15.5. Среднее значение тока двигателя
(15.14)
A
(15.15)
15.6. Действующее значение тока двигателя
,
(15.16)
где
;
А
(15.17)
15.7. Значение среднего тока транзисторного ключа при максимальном токе двигателя составит
(15.18)
А
(15.19)
15.8. Значение действующего тока транзисторного ключа
Значение действующего тока транзисторного ключа определяют как
(15.20)
А
(15.21)
15.9. Среднее значение тока шунтирующего диода
(15.22)
А
(15.21)
15.10. Значение действующего тока шунтирующего диода
(15.22)
А
(15.23)
15.11. Потери энергии в силовом транзисторном ключе
Потери энергии в силовом транзисторном ключе определяют как
(15.24)
где
;
(15.25)
;
(15.26)
—
сопротивление насыщенного
ключа (15.27)
Полученная величина потерь меньше допустимой мощности рассеяния на коллекторе силового IGВТ-модуля.
15.12. Определение потерь мощности в шунтирующем диоде осуществляют по выражению
(15.28)
15.13. Максимальную температуру структуры диода
Максимальную температуру структуры диода определяют из условия, что температура окружающей среды не превышает окр = 50°С
С
(15.29)
Так как `pn>[pn]=140С, то требуется дополнительное охлаждение диодов для обеспечения соответствующих температурных режимов. В этом случае следует произвести дополнительно расчет радиаторов, выбрать тип охладителя.
15.14. Расчет суммарных дополнительных потерь в системе ШИП-ДПТ
Расчет суммарных дополнительных потерь в системе ШИП-ДПТ в относительных единицах производится по выражению
(15.30)
15.15. Абсолютные дополнительные потери
Абсолютные дополнительные потери определяют как
Вт (15.31)
15.16. Основные потери в цепи якоря двигателя
Основные потери в цепи якоря двигателя составляют
Вт (15.32)
15.17. Потери мощности в цепи якоря двигателя
Вт (15.33)