2 Проектування автономного інвертора напруги

АІН будуємо по мостовій схемі інвертора напруги з тривалістю провідного стану ключів 180ºел градусів (λ=180º). При цьому завжди одночасно відкриті три керованих вентиля різних фаз, що забезпечує незалежність форми кривої вихідної напруги на навантаженні при зміні його параметрів. Фази навантаження АД з’єднані за схемою „зірка”.

Силові ключі – IGBT модулі обираються за напругою та струмом навантаження, для визначення яких використовуються технічні параметри двигуна.

Визначення номінального струму статора:

(1)

де: Рн – номінальна потужність АД, Вт;

Uн – номінальна напруга АД, В;

сosφ_н – номінальний коефіцієнт потужності АД;

ηн–номінальний ККД АД;

Значення пускового струму:

(2)

де: k_пер–коефіцієнт кратнсті перевантаження по струму(k_пер =1.5);

Найбільша напруга, яка може бути подана на транзисторний ключ дорівнює напрузі ланки постійного струму:

(3)

Середнє значення струму, який споживається інвертором з ланки постійного струму при номінальній частоті АІН дорівнює:

(4)

де:Квг = 1.1 – коефіцієнт, що враховує вплив вищих гармонік;

Активний опір Rен та індуктивний опір Хен знаходять по схемі заміщення АД, яка представлена на мал. 3:

Мал. 3 Схема заміщення асинхронного двигуна

Визначення параметрів схеми заміщення АД:

R₁=R_σ·R₁^’, Ом

R₂^’=R_σ·R₂^’’, Ом

Х₁=R_σ·Х₁^’, Ом (5)

Х₂^’=R_σ·Х₂^’’, Ом

X_μ=R_σ·Х₀ , Ом

Активним опором контуру намагнічування можна знехтувати через його незначну величину.

Номінальний опір, який розглядається, як базовий:

(6)

Користуючись формулами (5) визначаємо параметри схеми заміщення :

R₁ = 5.315∙0,039= 0,207 Ом

R′₂ = 5.315∙0,020= 0,106 Ом

Х₁ = 5.315∙0,091= 0,483 Ом

Х′₂ = 5.315∙0,11= 0,584 Ом

Х_μ = 5.315∙3,6 = 19,134 Ом

Для номінальної частоти АІН визначається активний та індуктивний опiр фази АД:

(7)

(8)

де: Sн- номiнальне ковзання, яке обумовлено відносною рiзницею кутової швидкості магнітного поля і кутової швидкості ротора АД .

Cереднє значення струму, який проходить через ключ:

(9)

де: m – кількість фаз перетворювача;

IGBT модулі обираємо з умови:

Ік ≥ Кпер ∙ Ікл , А

(10)

Uке ≥ Udн , В

Iк ≥ 1,5∙ 17.284=29.926 А

Uке  466,7 В

де: Кпер – коефіцієнт кратності перевантаження перетворювача за стумом, (Кпер=1,5);

Ік, Uке – каталожні параметри IGBT модулів;

За каталогом обирається IGBT модулі фірми SEMIKRON.

Таблиця 2: Параметри IGBT модуля

Тип приладу	Uке	Ік (Т=25ºС)	Uкнас (Ік=Ікм,Т=25ºС)	Ркmax	Rтп-к	Uземакс	Схема приладу
	В	А	В	Вт	ºС/Вт	В
SKM40 GD123D	1200	40	3,0	200	0.6	±20	б

Мал.4. Електрична схема IGBT модуля фiрми SEMIKRON