5. Выбор и расчет выходного выпрямителя и фильтра

В качестве выходного выпрямителя возьмем однофазный мостовой выпрямитель.

Рисунок 9 — Выходной выпрямитель и фильтр

5.1 Наименьшее значение напряжения на выходе фильтра

5.2 Наибольшее значение напряжения на выходе фильтра

5.3 Определяем ток протекающий по диодам выпрямителя

5.4 Среднее значение тока диодов входного выпрямителя

5.5 Максимальное обратное напряжение, прикладываемое к диодам выпрямителя:

5.6 Выбираем диоды выпрямителя 2ДШ112-32Х с параметрами

[Приложение В]: U_обр.max = 40 В; I_VD = 32 А; f_max = 200 кГц.

5.7 Так как жестких требований к качеству напряжения на выходе входного фильтра нет, и величина пульсаций в нем зачастую определяется допустимой амплитудой переменной составляющей напряжения конденсатора, зададимся значением К′_П = 0,05, удовлетворяющим большинству используемых конденсаторов. Учитывая, что коэффициент пульсаций на выходе однофазного мостового выпрямителя К_П = 0,67, определим коэффициент сглаживания фильтра как

5.8 Расчет электрических параметров элементов однозвенного LC-фильтра ведется по выражениям:

а) определяется произведение LC

б) из условия непрерывности тока в дросселе находится его критическая индуктивность

выбираем два двухобмоточных дросселя Д264-0,08-1,6, соединенных параллельно [Приложение Б]. Обмотки дросселя соединяем последовательно. Общая индуктивность равна L_др=0,04 Гн, а допустимый ток подмагничивания 3,2 А;

с) далее после выбора дросселя определяется величина емкости конденсатора

Устанавливаем два конденсатора [Приложение А] К50-29-470 мкФ - 63 В, и соединенные параллельно, с суммарной емкостью

940 мкФ;

д) производится проверка фильтра на отсутствие резонансных явлений, при этом должно быть соблюдено условие:

Проверка фильтра показала, что резонансные явления в нем отсутствуют, следовательно, фильтр работает нормально.

6. Разработка системы управления силового инвертора

Под системой управления и защиты преобразовательного устройства понимают совокупность узлов и элементов, обеспечивающих формирование управляющих сигналов с заданными параметрами и по заданному алгоритму управления состоянием силовых ключей преобразовательного устройства, а также производящих автоматические переключения силовых цепей при возникновении аварийных режимов.

Система управления вентильным преобразователем в общем случае должна выполнять следующие функции:

- включение преобразователя и вывод его на заданный режим;

- стабилизацию заданного режима;

- регулирование режима в соответствии с заданием;

- выключение преобразователя;

- защиту преобразователя (аварийное выключение);

- контроль работы преобразователя и при необходимости диагностику неисправностей.

Все эти функции система управления реализует простым способом – изменением моментов включения и выключения вентилей. Так как после отпирания транзистора цепь управления не влияет на его состояния и транзистор запирается только тогда, когда ток базы становится меньше тока удержания, для управления транзистором достаточны короткие импульсы. Поэтому в настоящее время импульсный способ управления ввиду простоты и экономичности нашел наиболее широкое распространение.

Системы управления автономными инверторами должны обязательно содержать в себе:

1. задающий генератор (ЗГ), обеспечивающий либо фиксированную, стабильную частоту выходного напряжения, либо регулируемую в заданном диапазоне;

2. распределитель импульсов (РИ), подающий в определенные моменты времени сигналы на подачу импульсов управления;

3. формирователь импульсов управления (ФИУ), подающий импульсы на управляющие электроды силовых транзисторов определенной амплитуды, частоты и продолжительности во времени в соответствии с паспортными данными тиристоров и алгоритмом их работы.

На основании вышеприведенного можно составить структурную схему системы управления (рис.10).

Рисунок 10 — Структурная схема системы управления инвертором

Здесь задающий генератор представляет собой управляемый генератор импульсов, входная частота которого изменяется под действием управляющего сигнала U_У и в 2 раза превышает требуемую частоту выходного инвертора. Импульсы с задающего генератора поступают на распределитель импульсов, который распределяет импульсы по двум каналам, в результате чего их частота в каждом канале снижается в 2 раза и становится равной выходной частоте инвертора. Кроме того, РИ обеспечивает сдвиг по фазе импульсов в каналах на угол .

Импульсы с каждого канала распределителя запускают формирователи импульсов, которые управляют силовыми транзисторами. В связи с тем, что при запуске инвертора должны быть одновременно открыты два транзистора, система управления выполнена так, что каждый из формирователей импульсов управления управляет одновременно двумя транзисторами (VD1 – VD3; VD2 – VD4), реализуя, таким образом, управление узкими управляющими импульсами (рис.11).

Рисунок 11 — Диаграмма работы распределителя импульсов

Большое внимание при разработке СУ уделяют во­просам надежности, так как количество элементов СУ значительно превышает количество элементов силовой части. Поэтому надежность преобразователя в основ­ном определяется надежностью его СУ. Особые требования к узлам СУ предъявляют по по­мехоустойчивости, поскольку они обычно работают в не­посредственной близости с силовыми цепями схемы.