Зміст

Вступ...............................................................................................................3

1. Технічне завдання……………………………………………………………...5

2. Обґрунтування вибору схеми перетворювача та її опис .....................6

3. Розрахунок параметрів складових вузлів перетворювача частоти...........9

4. Вибір схеми та розрахунок параметрів тиристорного перетворювача.......15

   1. 4.1.Вибір схеми …………………….................................................................15

   2. 4.2.Визначення параметрів тиристорів ............................................................15

4.3.Вибір струмообмежувальних реакторів...................................................17

3. 4.4.Розрахунок параметрів силового контуру тиристорного перетворювача...19

1. Розрахунок параметрів фільтра.................................................................22

2. Вибір елементів захисту перетворювача частоти......................................26

   1. 6.1.Вибір автоматичного вимикача................................................................26

   2. 6.2.Вибір плавких запобіжників.....................................................................27

   3. 6.3.Захист від перенапруг...............................................................................28

3. Аналіз роботи автономного інвертора напруги та розрахунок графіків миттєвих значень струму в установленому режимі для заданої частоти..................................................................................................................30

   1. 7.1.Аналіз роботи автономного інвертора напруги.......................................30

   2. 7.2Розрахунок миттєвих значень струму для заданої частоти.......................37

4. Аналіз роботи силової частини керованого випрямляча..........................42

   1. 8.1.Побудова зовнішньої характеристики в режимі випрямляча.................43

8.2. Побудова зовнішньої характеристики в режимі інвертора……………..44

9.Аналіз функціонування систем керування випрямлячем та автономним інвертором напруги………………………………………………………………….46

Висновок……….......................................................................................................51

Список літератури.............................................................................................53

Вступ

Сучасний рівень теорії та практики вентильних перетворювачів частоти досягнутий зусиллями декількох поколінь вчених та інженерів, які присвятили свій труд цій області науки та техніки. За останні 10 – 15 років в структурі електроприводу сталися революційні зміни. Вони зумовлені суттєвими досягненнями в області силової електроніки, цифрової керуючої техніки та теорії керування електромеханічними перетворювачами енергії. Поява доступних швидкодіючих силових транзисторних ключів дозволяє створювати високоякісні перетворювачі параметрів електроенергії для електричних машин потужністю до 1000 кВт (серійно) та більше за (замовленням) . цей факт є визначальним в переході від електроприводів постійного струму до електроприводу змінного струму з метою заміни дорогої та менш надійної машини постійного струму на більш прості, надійні та дешеві машини змінного струму.

Впровадження систем з керованими статичними транзисторами та тиристорними перетворювачами енергії – загальна тенденція розвитку сучасного регулюємого електроприводу. З освоєнням промисловістю випуску потужних силових транзисторів, створюються умови для розробки перетворювачів частоти, які за техніко-економічними даними значно кращі за тиристорні перетворювачі частоти.

Регулюємі перетворювачі частоти широко використовують в електроприводі. Значення регулюємого електроприводу в сучасному виробництві безперервно зростає, також як і його питома вага в загальній масі електроприводів. Це обумовлено двома причинами.

По – перше, застосування регулює мого електроприводу дозволяє значно спостити кінематику машини і механізму, а в ряді випадків виключити редуктор чи іншу механічну передачу зовсім, склавши в один пристрій електропривод і робочий орган.

По – друге, створення нових, більш точних і тонких технологічних процесів та прагнення найкращим чином організувати їх шляхом застосування адаптивних та оптимальних систем керування, систем програмного керування і автоматизованих систем керування технологічними процесами потребує також встановлювати і підтримувати з високою точністю та швидкодією заданий оптимальний режим руху робочих органів машин і механізмів. Таку можливість в багатьох випадках дає регулює мий електропривод.

В теперішній час напівпровідникові перетворювачі застосовуються:

в електроприводі:

- для регулювання вихідних координат (моменту, струму, швидкості, шляху);

- в електропостачанні: як аварійні джерела електроживлення, у лініях електропередач змінного та постійного струму, регуляторах напруги;

- у електротермії: як генератори в установках високої частоти;

у гальванотехніці: як потужні джерела постійного струму і т.д.

1. Технічне завдання

Зробити проект перетворювача частоти для регулювання швидкості асинхронного двигуна (АД).

Слід вважати, що:

• пусковий струм двигуна: І_п = (1,5-2)І_н;

• момент навантаження на валу двигуна активного характеру та

дорівнює номінальному значенню;

потрібний діапазон регулювання швидкості: D = 5…20.

Технічні параметри електродвигунів серії 4А

№	Типорозмір електро-двигуна	Р2ном ,КВт	Sн, %	Енергетичні показники				Параметри схеми заміщення,в.о.
				, % при Р2/Р2ном,%		cos, в.о. при Р2/Р2ном,%		Х0	У номінальному режимі
				50	100	50	100		R1’	X1’	R2’’	X2’’
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Синхронна частота обертання 1000 об/хв
17	4А200L6У3	30,0	2.1	91.0	90.5	0,82	0,9	3.7	0,046	0,12	0,022	0,13

2. Обґрунтування вибору схеми перетворювача та її короткий опис

Автономні інвертори - це пристрої, що перетворюють постійний струм в змінний з постійною або регульованою частотою.

Основні області практичного застосування автономних інверторів:

1.Живлення споживачів змінного струму в пристроях, де єдиним джерелом енергії є акумуляторна батарея (наприклад, бортові джерела живлення);

2.  Устаткування гарантованого живлення;

3. Регульований електропривод змінного струму;

4.Електротранспорт, що живиться від контактної мережі постійної або змінної напруги, де у якості приводного двигуна бажано мати прості, дешеві і надійні двигуни змінного струму;

5.Джерела прямого перетворення енергії, в яких виробляється постійний струм відносно низької напруги (термо- і фотоелектричні генератори, паливні елементи, МГД-генератори);

6.Живлення різних технологічних установок, що використовують нестандартну частоту (електротермія, ультразвукова обробка, електромагнітне змішування і транспортування рідких металів та ін.);

7.Енергопостачання окремих районів від відведень магістральних ліній електропередач постійного струму.

  До автономних інверторів пред'являються наступні вимоги:

1.Забезпечення максимального к.к.д.;

2.Мінімальна встановлена потужність вузлів і елементів;

3.Можливість широкого регулювання вихідної напруги;

4.Забезпечення стабільності вихідної напруги при зміні величини і характеру навантаження, а також вхідної напруги;

5.Забезпечення синусоїдальної або близької до синусоїдальної форми кривої вихідної напруги;

6.Можливість регулювання в певних межах вихідної частоти;

7.Можливість роботи в режимі холостого ходу.

Автономний інвертор напруги будується за мостовою схемою. Використовується принцип однократної комутації вентилів з тривалістю провідного стану ключів 180 ел. град. або широтно-імпульсна модуляція. При використанні ШІМ автономний інвертор виконує регулювання частоти та напруги одночасно. У такому разі на вході перетворювача використовують нерегульований ТП, а гальмування двигуна відбувається шляхом вимикання двигуна від джерела постійної напруги та замикання статора на активній опір. При частотно-регульованому гальмуванні необхідно передавати енергію від двигуна до мережі змінного струму. Такий режим стає спроможним при використанні реверсивного тиристорного перетворювача, в якому одна група вентилів працює в режимі керованого випрямляча, а друга – в режимі веденого мережею інвертора.

При значній відміні напруги мережі від напруги двигуна використовують узгоджений трансформатор, через який напруга подається на вхід тиристорного перетворювача . При відсутності трансформатора на вході ТП вмикають струмообмежувальні реактори.

Функціональна схема перетворювача частоти приведена на рисунку 1.

На схемі зображені:

ТП – керований тиристорний перетворювач; Ф – фільтр ланки постійного струму; АІН – автономний інвертор напруги; СІФУ, СУІ – системи управління тиристорним перетворювачем та автономним інвертором відповідно; ФП – функціональний перетворювач; U_зш, U_зн, U_зч  сигнали завдання швидкості, напруги та частоти.