MК12_7

Методичні вказівки до виконання курсового проекту “Розрахунок багатопульсних керованих випрямлячiв” з дисциплін “Перетворювачi, веденi мережею” та “Перетворювачі для електроприводу” для студентів спеціальності 7.090803 “Електронні системи” / Уклад. Г.Г.Жемеров, Д.С.Крилов. – Харків: НТУ “ХПІ”, 2009. – 52 с. – Рос. мовою.

Кафедра промислової та біомедичної електроніки

2

СОДЕРЖАНИЕ

1.Общие положения…………………………………………….….. 5

2.Задание на проектирование…………………...…………………. 5

3.Содержание курсового проекта…………………………………. 6

4.Оформление курсового проекта………………………………… 6

7.Выбор типа тиристоров и охладителей, расчет числа

параллельных ветвей………………………………………………… 13

8.Расчет требуемой мощности короткого замыкания сети

в точке подключения УВ…………...…………………………..……. 15

9.Аварийные режимы в полупроводниковом преобразователе.… 17

9.1.Определение тока к.з. при пробое тиристора …………………. 19

9.2.Защита преобразователя от внешних коротких замыканий.….. 20

9.3.Защита полупроводникового преобразователя от

внутренних коротких замыканий……………………………..……. 21 9.4. Перенапряжения в схемах полупроводниковых

преобразователей………………………………………………… 22 9.5 Защита преобразователя от перенапряжений……..……………. 23 9.6. Определение параметров RС-цепей защиты от

повторяющихся перенапряжений……………………………….…… 24 10. Расчет индуктивности уравнительного реактора в параллельных схемах управляемых выпрямителей.………..……… 29

11.Расчет сглаживающего реактора ………………………………… 30

12.Расчет КПД преобразовательного агрегата..…………….……… 31

13.Структурная схема системы управления ……………………….. 35

14.Конструкция преобразователя…………………………………… 35

15.Организация разработки и изготовления преобразовательного агрегата ………………………………………………………………… 36

16.Расчет углов коммутации...……………………………………….. 36

17.Расчет регулировочной характеристики УВ…………………….. 38

18.Расчет внешней характеристики УВ……………………………... 39

19.Расчет гармоник выходного напряжения………………………… 41

3

20.Расчет гармоник сетевого тока УВ………………………………. 43

21.Расчет энергетических коэффициентов………………………….. 45

Список литературы…………………………………………………….. 48

Приложение А. Варианты исходных данных………………………… 49 Приложение Б. Перечень стандартов…………………………………. 50 Приложение В. Пример оформления титульного листа……………... 51

4

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Темой курсового проекта является проектирование шестиили двенадцатипульсного мостового управляемого выпрямителя (УВ) средней или большой мощности, включающее выбор элементов и расчет параметров силовой схемы, расчет регулировочных, внешних характеристик и энергетических коэффициентов.

В настоящих методических указаниях приведены основные расчетные соотношения и кривые, необходимые для проектирования, даны ссылки на справочную литературу, которую целесообразно использовать.

2. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Исходные данные на курсовое проектирование выдает руководитель курсового проекта в виде одного из вариантов исходных данных, приведенных в Приложении А.

В Приложении А приняты следующие условные обозначения: Udн – номинальное среднее выпрямленное напряжение УВ;

Id н – номинальный средний ток нагрузки УВ;

U1лн – номинальное линейное напряжение питающей сети;

eК Σ – суммарное относительное значение напряжения короткого

замыкания преобразовательного трансформатора с учетом индуктивности кабелей, ошиновки и питающей сети;

Lя – индуктивность нагрузки УВ (якоря машины пост. тока);

τФ – постоянная времени фазы преобразовательного трансформа-

тора;

m – число пульсаций выходного напряжения УВ за период напряжения питающей сети;

5

3. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовой проект должен содержать следующие обязательные раз-

делы:

–введение;

–расчет параметров преобразовательного трансформатора, выбор стандартного трансформатора, соответствующего рассчитанным параметрам;

–выбор типа тиристоров и охладителей, расчет числа параллельных ветвей в плече;

–расчет требуемой мощности короткого замыкания сети в точке подключения УВ;

–выбор сглаживающего реактора;

–расчет углов коммутации тока в вентилях;

–расчет составляющих полной мощности и энергетических коэффициентов;

–расчет КПД преобразовательного агрегата;

–заключение;

–список использованных источников.

В соответствии с заданием руководителя, в курсовой проект должны быть включены и другие разделы, соответствующие тематике выполняемого расчета.

4. ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Оформление курсового проекта должно быть выполнено в соответствии со стандартами, приведенными в Приложении Б.

Текст пояснительной записки должен быть отпечатан или написан от руки чернилами (пастой) на белой бумаге формата А4 (210х297мм).

Титульный лист оформляется в соответствии с требованиями СТП- ХПИ-4-83 (см. Приложение В).

Задание на разработку проекта выполняется в соответствии с Приложением А.

Принципиальные схемы и рисунки выполняются карандашом или с

6

помощью ЭВМ в соответствии с требованиями стандартов на отдельных листах пояснительной записки.

5. ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Перед выполнением курсового проекта необходимо ознакомиться с содержанием конспекта лекций и книг, названия которых приведены в списке литературы настоящих методических указаний.

Попробуйте найти ответы на такие вопросы:

–какая доля потребляемой электрической энергии предварительно преобразуется с помощью вентильных преобразователей в промышленно развитых странах, как будет изменяться эта доля в будущем;

–основные фирмы–изготовители преобразователей в странах СНГ, Европы и Америки;

–основные потенциальные покупатели вентильных преобразовате-

лей;

–какие технические характеристики, конструктивные особенности

иэргономические показатели могут способствовать конкурентоспособности вентильных преобразователей на рынке;

–каковы рыночные цены тиристорных преобразователей в СНГ и других странах; каково соотношение цен между отдельными элементами преобразовательного агрегата: преобразовательным трансформатором, силовой вентильной частью, сглаживающим реактором, системой управления

изащитными автоматическими выключателями;

–каковы современные тенденции развития силовой электроники. Ответы на эти вопросы можно получить в указанной литературе,

на заводах-изготовителях вентильных преобразователей Украины, в проектных организациях, в представительствах зарубежных электротехнических фирм.

Полученная информация по перечисленным вопросам послужит основой для введения к курсовому проекту.

Перечень стандартов, которыми необходимо пользоваться при курсовом проектировании, приведен в Приложении Б.

7

6. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Преобразовательный трансформатор служит для изменения величины стандартизированного переменного напряжения питающей сети в напряжение, необходимое для питания управляемого выпрямителя.

На рис. 1 в качестве примера приведены силовые схемы шестипульсного мостового управляемого выпрямителя, а также двенадцатипульсного последовательного и двенадцатипульсного параллельного управляемых выпрямителей.

Шины переменного напряжения А, В, С, к которым подключается УВ, запитаны от трехфазной промышленной сети переменного напряжения с номинальной частотой fs = 50 Hz.

Преобразовательный трансформатор Т (см. рис.1) имеет:

а) для шестипульсной мостовой схемы (см. рис.1а) – две трехфазные обмотки – сетевую W1 и вентильную W2, каждая из которых может быть соединена в звезду или в треугольник;

б) для двенадцатипульсных схем (см. рис.1б, в) – одну сетевую и две вентильные обмотки, одна из которых соединена в звезду, а другая в треугольник. Сетевая обмотка может быть соединена как в звезду, так и в треугольник в соответствии с заданием.

Вентильная часть УВ представляет собой один или два последовательно либо параллельно соединённых шестипульсных тиристорных моста, образующих с помощью трансформатора шести или двенадцатипульсную вентильную группу. Нумерация тиристоров в каждом мосте соответствует последовательности их включения в процессе работы.

Нагрузка УВ представляет собой последовательное соединение резистора Rd, реактора Ld и противоЭДС Еd, что имитирует якорную обмотку машины постоянного тока. Знак противоЭДС может быть как положительным (указан на рис.1), так и отрицательным. Активное сопротивление якорной цепи мощной машины постоянного тока чаще всего принимают равным нулю.

8

9

Для определения основных параметров преобразовательного трансформатора необходимо знать следующие величины:

напряжение питающей сети U1лн (по заданию из приложения А); номинальное линейное напряжение вентильных обмоток U2лн, ко-

торое рассчитывается из уравнения внешней характеристики выпрямителя в номинальном режиме работы:

где

соответствии с ГОСТом, не должно превышать 5%. Исходя их этого, номинальный угол управления задается в диапазоне 25 – 30 эл.град., что, при снижении напряжения питающей сети, должно обеспечить поддержание выходных параметров УВ на требуемом уровне за счёт уменьшения угла управления α вплоть до минимально допустимого.

В шестипульсной мостовой и двенадцатипульной параллельной схемах УВ Eam = 2U2лн . Поэтому, с учетом (1) и (2), запишем выражения для определения номинального линейного напряжения вентильных обмо-

10