- •Содержание
- •Введение
- •Основные часть
- •Структура эткс у уэцн
- •Выбор кл
- •Выбор трансформатора
- •Расчет пч для пэд
- •Общие сведения о пч
- •Расчет инвертора
- •Расчет охладителя
- •Расчет выпрямителя
- •Расчет фильтра
- •Расчет снаббера
- •Заключение
- •Список литературы
- •Приложения
- •Структурная схема эткс уэцн
- •5.5. Временные диаграммы шим.
- •5.6. Временные диаграммы ступенчатых трехфазных выходных напряжений пч
-
Расчет инвертора
Выбор транзисторов IGBT ключей.
Максимальный ток через транзистор:
(2.41)
где К1 = (1,2 ÷ 1,5) – рекомендуемый коэффициент допустимой кратковре-менной перегрузки по току;
К2 = (1,1 ÷ 1,2) – коэффициент пульсации тока;
η – КПД ПЭД с учетом КЛ:
;
(2.42)
ηтр – КПД трансформатора:
![]()
cosφУЭЦН – коэффициент мощности установки УЭЦН с КЛ:
(2.43)
SΣ – полная мощность на входе КЛ;
![]()
Выпрямленное среднее напряжение:
(2.44)
где Ксн – схемный коэффициент неуправляемого выпрямителя.
Т
ип
транзистора выбираем по справочнику с
посто-янным током IC
≥ IC.max
и постоянным напряжением UСЭ
≥ Ud.
Выбираем модуль (полумост) IGBT
фирмы Mitsubishi
треть-его поколения CM300DY-12H
с параметрами приведенными в табл. 4.
Таблица №4
|
Тип прибора |
Предельные параметры |
Электрические характеристики |
|||||||
|
UCES, B |
IC, A |
PC, Вт |
UCE(sat), B |
Сies, нФ |
Сoes, нФ |
Сres, нФ |
td(on), нс |
||
|
типовое |
макси-мальное |
||||||||
|
CM400DY-12H |
600 |
400 |
1500 |
2,1 |
2,8 |
40 |
14 |
8 |
350 |
Таблица №4 (продолжение)
|
Электрические характеристики |
Обратный диод |
Тепловые и механические параметры |
||||||
|
tr, нс |
td(off), нс |
tf, нс |
Uf, B |
trr, нс |
Rch(c-f), ºC/Вт |
IGBT |
Диод |
Масса, г |
|
Rch(j-c), ºC/Вт |
||||||||
|
600 |
350 |
300 |
2,8 |
110 |
0,09 |
0,085 |
0,18 |
400 |
UCES – максимальное напряжение коллектор – эмиттер;
IС – максимальный ток коллектора;
РС – максимальная рассеиваемая мощность;
UCE(sat) – напряжение коллектор – эмиттер во включенном состоянии;
Сies – входная емкость;
Сoes – выходная емкость;
Сres – емкость обратной связи (проходная);
td(on) – время задержки включения;
tr – время нарастания;
td(off) – время задержки выключения;
tf – время спада;
Uf – прямое падение напряжения на обратном диоде транзистора;
trr – время восстановления обратного диода при выключении;
Rth(c-f) – тепловое сопротивление корпус – охладитель;
Rth(f-с) – тепловое сопротивление переход – корпус.
Пригодность транзистора проверяем с помощью теплового расчета
Потери IGBT в проводящем состоянии:
(2.45)
где IСР – амплитуда тока на входе инвертора
(2.46)
UСЕ(sat) – падение напряжения на включенном IGBT;
D
– отношение
;
cosΘ ≈ cosφУЭЦН.
![]()
Потери IGBT при коммутации:
(2.47)
где tc(on) – время включения IGBT ключа:
(2.48)
tc(off) – время выключения IGBT ключа:
(2.49)
UCC = Ud;
fSW – частота коммутации IGBT ключей (частота ШИМ), обычно выби-рается в диапазоне от 5000 до 15000 Гц. Принимаем частоту fSW на минимальной, т.е. 5000 Гц для уменьшения коммутационных потерь мощности в IGBT.
![]()
Суммарные потери в модуле IGBT:
(2.50)
Потери мощности в диоде.
Потери в проводящем состоянии (2.51):
![]()
где IEP – амплитуда тока через диод ≈ IСР;
UЕС – падение напряжения на диоде ≈ Uf.
Потери при запирании диода (2.52):
![]()
где IRR – амплитуда обратного тока ≈ ICP;
tRR – длительность обратного тока ≈ trr.
Суммарные потери диода:
(2.53)
Результирующие потери в паре IGBT – диод:
(2.54)
Найденные результирующие потери являются основой для теплового расчета инвертора, в ходе которого определяется тип и геометрические раз-меры охладителя, а так же проверяется тепловой режим работы кристаллов IGBT и обратного диода.
