4. Выбор типа диода и разработка соединения схемы плеча преобразователя.

4.1. Выбор типа диода.

Выбор диода производиться по двум параметрам:

• предельный ток диода

• максимальное обратное повторяющееся напряжение

Так как СПП имеют низкую перегрузочную способность, то при расчете необходимо рассмотреть три режима работы тягового преобразователя:

1. режим длительной нагрузки

2. режим рабочей перегрузки но не чаще чем через каждые

3. режим аварийной перегрузки

В расчете определяем число параллельных СПП для перечисленных выше режимов, а затем принимаем наибольшее из них и округляют его до большего целого числа, если дробная часть превышает 0,1.

На основании выше указанных значений, выбираем для расчета диоды Д143-800 с охладителем О-143-150 и Д143-1000 с охладителем О-243-150

Характеристики диодов:

• максимальное обратное напряжение ,

• предельный ток диода ,

• пороговое напряжение ,

• дифференциальное сопротивление ,

• тепловое сопротивление структура-корпус ,

• тепловое сопротивление корпус-охладитель ,

• тепловое сопротивление охладитель – окружающая среда при естественном охлаждении и температуре воздуха ,

• максимальная допустимая температура полупроводниковой структуры ,

• переходное тепловое сопротивление за время соответствующее эквивалентному прямоугольному импульсу мощности (t=6мс) ,

• переходное тепловое сопротивление переход корпус за время τ=6 мс (соответствует 120 эл. град.) ,

• переходное тепловое сопротивление переход корпус за период Т=20 мс ,

• переходное тепловое сопротивление цепи структура-корпус, за время перегрузки tx=10c ,

• переходное тепловое сопротивление цепи структура-корпус, за время перегрузки T+ ,

Расчет предельного тока по формуле нагрузочной способности:

(4.1)

где: - установившееся тепловое сопротивление цепи полупроводниковая структура - охлаждающая среда,

- температура окружающей среды, ;

- коэффициент формы тока, .

(4.2)

578.3 А

860 А

Находим число параллельных СПП в плече в общем случае определяется из соотношения:

(4.3)

где: - ток плеча преобразователя для соответствующего режима его работы (в режиме длительной нагрузки , в режиме кратковременной перегрузки для режима аварийной перегрузки ток плеча принимается равным амплитуде тока короткого замыкания), А;

- предельный ток диода, А;

- коэффициент нагрузки или коэффициент использования приборов по току в зависимости от длительной перегрузки:

(4.4)

- коэффициент, учитывающий снижение предельного тока из-за повышенной температуры охлаждающей среды, если не оговорены условия охлаждения, то

- коэффициент перегрузки в различных режимах;

- среднее значение тока перегрузки. В режиме длительной нагрузки этот ток равен предельному току ,который вычисляется по формуле (4.1). Для режимов рабочей и аварийной перегрузок ток рассчитывается по формулам (4.5) и (4.7) соответственно.

- коэффициент неравномерности распределения тока в параллельных ветвях. При проектировании допускают неравномерность распределения тока 10%, что соответствует

Округляя до наибольшего, получаем ,

Режим рабочей перегрузки для полупроводниковых приборов учитывается в том случае, если длительность перегрузки не превышает 100с:

(4.5)

где: - одно из значений температуры структуры при кратности нагрузки , предшествовавшей режиму перегрузки, обычно принимается по условиям эксплуатации

– коэффициент скважности импульсов прямого тока;

- одно из значений потерь мощности:

_с (4.6)

Примем тогда:

Округляя до наибольшего, получаем ,

В режиме аварийной перегрузки при и времени перегрузки (один полу период при частоте ) ток перегрузки определяется:

(4.7)

Округляем до наибольшего, получаем ,

На основании сравнения расчета для номинального режима , , режима рабочей перегрузки , и аварийного режима , принимаем максимальное число параллельных ветвей ,