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

i_d

u_d 1

u_в

2

3

1

2

3

Рис. 2

1 Номинальное действующее значение первой гармоники выходного напряжения фазы:

, (1)

где u_ПN – номинальное напряжение питания;

К_м – коэффициент перемодуляции, который равен 1.15, если перемодуляция используется и 1,если нет.

2 Действующее значение первой гармоники выходного тока фазы:

, (2)

где - коэффициент мощности в номинальном режиме.

3 Номинальный средний входной ток преобразователя

(3)

4 Номинальный средний ток управляемого прибора и диода:

(4)

5 Относительный действующий ток гармоники с частотой ШИМ на выходе:

(5)

где, - относительное значение гармоники напряжения с частотой ШИМ;

=0.20.3-относительное индуктивное сопротивление рассеяния двигателя;

=0.312-гармоника с частотой ШИМ в коммутационной функции.

Принимая в качестве допустимого значения =0.070.15, находим из (5) требуемую частоту ШИМ.

6 Амплитудный ток ключа равен , амплитуда напряжения и коммутируемое напряжение равно , средний коммутируемый ток (действует как при включении, так и при выключении).

По этим данным, а также по данным пп.4-5 выбираются приборы, и производится их тепловой расчет.

Пульсации входного тока с частотой ШИМ .

(6)

Величина I_dш используется для расчета входного фильтра.

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

Р ис. 3

1. Среднее значение выходного напряжения инвертора

(1)

где u_nmin – минимальное напряжение питания;

=0,9-0,95 - ожидаемое значение к.п.д. преобразователя (введение этой величины создает запас на внутренние падения напряжения)

2. Наибольший входной ток и наибольшее действующее значение выходного тока инвертора

(2)

3. Средний и амплитудный токи полупроводникового ключа в инверторе

4. Частота f промежуточного звена переменного тока принимается в зависимости от применяемого магнитного материала сердечника трансформатора и типа полупроводниковых ключей инвертора. Если использована электротехническая ленточная сталь толщиной 0,05-0,1 мм ( для преобразователей с мощностью выше 10 кВт), то принимаем f порядка 1 кГц и в качестве управляемых ключей инвертора используем IGBT или GTO. При меньших мощностях при использовании IGBT следует принять f порядка 20 кГц, чтобы выйти из звукового диапазона частот, а при использовании MOSFET можно принять частотой f порядка 50 кГц.

5. По данным пп.3-4, с учетом того, что амплитуда напряжения на ключе равна u_nmax выбираем конкретные полупроводниковые приборы. Управляемые приборы работают с принудительной коммутацией при включении и выключении, при этом u_k=u_nmax, i_k=I_vm

6. Требуемая емкость конденсатора входного делителя

(3)

где q и U – приращения заряда и напряжения на обкладках конденсатора на полупериоде Т/2; к_пи=0,03-0,05-допустимый коэффициент пульсаций напряжения на обкладках

7. Наименьший коэффициент заполнения в инверторе

(4)

8. Вторая гармоника входного тока инвертора

(5)

Она протекала бы в цепи источника питания при отсутствии дросселя входного фильтра.

9. Эквивалентная емкость входного фильтра по отношению к высшим гармоникам входного тока С_dэ=C_d/2. Пульсации входного напряжения с частотой второй гармоники

(6)

Величина U_d2m используется при расчете дросселя входного фильтра. Если величина U_d2m получается большей, чем 0,05u_пном, то необходимо пропорционально увеличить С_d и тогда U_d2m =0,05u_пном

10. Коэффициенты трансформации силового трансформатора при использовании нулевых схем выпрямления

(7)

где u_н– напряжение нагрузки (максимальное, если оно регулируется)

11. Эквивалентный ток базисной обмотки W1 и амплитуда ее потокосцепления

(8)

Эти данные используются для расчета силового трансформатора

12. Амплитуда напряжения на вторичной полу обмотке

(9)

13. По величине U_2m и среднему току i_н/2 выбираются полупроводниковые приборы нагрузочных выпрямителей

14. Напряжение второй гармоники на входе нагрузочного фильтра

(10)