2

Міністерство освіти та науки України

Український державний університет залізничного транспорту

Кафедра АСЕТ

Методичні вказівки

до курсової роботи з дисципліни

Тягові статичні перетворювачі

на тему “Модернізація тягового електроприводу

ЕРС з асинхронними двигунами”

Харків 2015

ЗАВДАННЯ

НА КУРСОВУ РОБОТУ З ДИСЦИПЛІНИ

ТЯГОВІ СТАТИЧНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ

Студента групи

____________________________

Тема курсової роботи: Модернізація тягового електроприводу з асинхронними двигунами.

Вихідні параметри:

1. Рід струму мережі живлення – постійний (змінний).

2. Номінальна напруга мережі живлення, В – 3000 (25000).

3. Максимальна/мінімальна напруга мережі живлення, В – / .

4. Номінальна потужність ТЕД, кВт –

5. Номінальна напруга живлення ТЕД, В –

6. Коефіцієнт пульсацій вхідної напруги, в.о. – 0,0 .

7. Коефіцієнт пульсацій вхідного струму, в.о. – 0,0 .

ПЕРЕЛІК ПИТАНЬ, ЯКІ ПІДЛЯГАЮТЬ РОЗРОБЦІ

1. Вступ

2. Силова схема перетворювача

3. Визначення основних параметрів силової схеми

4. Вибір силових ключів та їх тепловий розрахунок

5. Розрахунок силових фільтрів

Керівник: _____________ доц. Семененко О. І.

Дата видачі завдання ______________

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ШИП для тягового привода постоянного тока (рис.1) 5

2. Трехфазный мостовой инвертор с регулированием выходного напряжения методом синусоидальной шим (рис. 2) 8

3. Преобразователь постоянного напряжения с полумостовым инвертором для бортовой сети транспортного средства (рис. 3) 10

4. Тепловой расчет полупроводниковых ключей 13

5. Расчет фильтров 14

7. Расчет магнитных элементов 18

Введение

Целью курсовой работы является изучение студентами методик расчета силовых систем полупроводниковых преобразователей для тяговых приводов и бортовых сетей транспортных средств. Работа выполняется для новых перспективных транспортных средств или с целью модернизации уже находящихся в эксплуатации.

Рекомендуемый перечень разделов пояснительной записки к работе:

• введение с обоснованием необходимости разработки и сопоставительным анализом возможных вариантов решения задачи;

• силовая схема преобразователя и описание ее действия в установившихся и переходных режимах;

• определение основных параметров силовой схемы;

• выбор силовых полупроводниковых приборов и их тепловой расчет;

• расчет силовых фильтров на входе и выходе преобразователя;

• расчет магнитных элементов силовой схемы (трансформаторов и дросселей);

• краткие выводы и список использованных источников.

В последующих разделах данного методического пособия приведены базовые (скелетные) структуры рассматриваемых объектов, последовательность расчета и набор расчетных формул.

Базовые структуры и расчетные формулы могут видоизменяться в зависимости от цели курсовой работы.

Работа оформляется в соответствии с действующими стандартами ВУЗа. Рекомендуется использовать приемы машинной графики и текстовые редакторы. Рисунки и чертежи рекомендуется вставлять в основной текст. Язык изложения принимается по желанию проектанта: украинский или русский.

При подготовке к защите курсовой работы необходимо уделить основное внимание следующим вопросам:

- принцип действия схем преобразователей и их узлов;

- физические процессы в установившихся, переходных и аварийных режимах работы;

- основные идеи методик расчета; характеристика исходных величин и величин, подлежащих определению; механизмы влияния различных учитываемых факторов на конечные характеристики изделий ;

- приблизительные зоны значений исходных, конечных и основных промежуточных характеристик преобразователей для транспортных средств данного класса.

1. Шип для тягового привода постоянного тока (рис.1)

1. Определение числа преобразовательных блоков и схемы их соединения производится с учетом следующих соображений. Поскольку в тяговом приводе число двигателей обычно больше одного, то возможно их индивидуальное, групповое и общее питание. При индивидуальном питании каждый двигатель питается от своего блока, при групповом – от одного блока питается несколько двигателей, а при общем – все. Схема индивидуального питания является наиболее сложной и поэтому более дорогостоящей. Однако повышается надежность, так как при отказе одного блока остальные можно сохранить в работе. Схемы группового и общего питания требуют более мощных полупроводниковых приборов, а если их нет, то придется применять параллельное или последовательное соединение приборов, что усложняет схему и снижает эффект, достигаемый за счет использования меньшего числа блоков.

При групповом и общем питании двигатели одного блока могут соединяться между собой параллельно и последовательно.

Относительно выводов источника питания преобразовательные блоки могут соединяться параллельно или последовательно. При последовательном соединении возникают трудности, связанные с необходимостью поддерживать равномерное распределение напряжения питания между блоками. При отказе одного из блоков его часть напряжения прикладывается к остальным блокам, вызывая их перегрузку. Поэтому в данное время последовательное соединение преобразовательных блоков применяется редко.

2. Номинальный выходной ток

(1)

где Р_н- мощность нагрузки;

u_nN- номинальное напряжение питания

3. Минимально необходимые параметры полупроводниковых приборов основного коммутатора (управляемых ключей и диодов) или модулей: по току i_во, по напряжению – u_nmax (максимальное напряжение питания)

4. Требуемая частота широтно-импульсной модуляции (частота переключений)

(2)

где L – индуктивность якоря;

k_ni= 0,1- 0,2 – допустимый коэффициент пульсаций тока якоря.

5. По данным п.3-4, а также по другим соображениям выбираем типы используемых полупроводниковых приборов и конкретные приборы, например, по каталогу ОАО «Электровыпрямитель» (Россия, г. Саранск) или каталогам других выпускающих фирм (Siemens, IR и др.)

6. Расчетные средние токи управляемых ключей и диодов ШИП

; (3)

где  - коэффициент заполнения, изменяющийся от нуля до единицы

Необходимо принять значение , являющееся для данного прибора худшим: для одиночного управляемого ключа  =1, для одиночного диода =0, для модуля «Чоппер», содержащего управляемый ключ и диод в одном корпусе,  =1.

Если не применены устройства коммутационной защиты, то управляемые ключи в ШИП работают с принудительной коммутацией как при включении, так и при выключении, при этом можно принять коммутируемое напряжение и ток u_к=u_пmax , i_k=i_во

7. Пульсации входного тока с частотой ШИМ (действующее значение)

. (4)

Рис. 1