МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦIОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра "Електропривод та

автоматизація промислових

установок "

К У Р С О В И Й П Р О Е К Т

Тема: "Розробка напівпровідникового перетворювача частоти для

електроприводів"

Пояснювальна записка до курсовой роботи

З дисципліни: " Елементи автоматизованого електропривода " електрична частина електричних станцій

КП 06.0922.03-14-604-ПЗ

Виконав студент гр. ЕАПУ-09а ________________ Жданов А.С.

(підпис, дата )

Керівник проекту Доцен каф. ЕАПУ ______________ В.М. Шумяцький

(підпис, дата )

Нормоконтролер доцент. каф. ЕАПУ ______________ В.М. Шумяцький

(підпис, дата )

ДОНЕЦЬК 2011

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка до курсового роботи:

Сторінок 34 , рисунків 14, таблиць 5, джерел 4.

Об'єктом розробки курсового проекту є тиристорний перетворювач.

Метою роботи – Ознайомлення та придбання студентами навичок з розрахунку напівпровідникових перетворювачів частоти для електроприводів.

У результаті виконання курсового проекту було:

1. вибрано схему перетворювача та законів керування ключами,

2. розрахунок параметрів та вибір основного електроустаткування

(транзисторів, тиристорів, трансформатора, дроселя, конденсаторів, запобіжників, автоматичних вимикачів)

3. розрахунок миттєвих значень напруги а струму навантаження,

4. аналіз режимів роботи інвертора,

5. розробка електричної схеми перетворювача та алгоритмів керування

6. розробка електричної схеми перетворювача та алгоритмів керування автономним інвертором та тиристорним перетворювачем.

ЕЛЕКТРОПРИВІД, АВТОНОМНИЙ ІНВЕРТОР,ПЕРЕТВОРЮВАЧ , СИСТЕМА КЕРУВАННЯ,СТРУМООБМЕЖУВАЛЬНИЙ РЕАКТОР,ДІОД,СИЛОВИЙ ТРАНСФОРМАТОР.

ЗМІСТ

Вступ……………………………………………………………......................4 Технічне завдання…………………………………………………...…….…5
1 Вибір схеми перетворювача……………………………….........................6
2 Проектування автономного інвертора напруги…………………...……..7
3 Вибір схеми та розрахунок параметрів випрямляча…………................10
3.1Вибір схеми випрямляча…………...................................................10 3.2 Вибір і розрахунок параметрів силового трансформатора ….....11 3.3 Визначення параметрів випрямляча…............................................11 3.4 Вибір струмообмежувальних реакторів .........................................13 3.5 Розрахунок параметрів силового контуру діодного перетворювача…………………………………………………………….…14 4 Розрахунок параметрів фільтра………………………………….……….15
5 Вибір елементів захисту перетворювача частоти……………....………..17 5.1Вибір автоматичного вимикача………………….............................18 5.2 Вибір плавких запобіжників ……………………………….…......18 5.3 Захист від перенапруги……………………………………...…......20
6 Аналіз роботи автономного інвертора напруги і розрахунок графіків миттєвих значень струму в сталому режимі для заданої частот.................21
7 Аналіз роботи силової частини випрямляча…………………..................25 7.1 Побудова зовнішньої характеристики в режимі випрямлення...25 7.2 Побудова зовнішньої характеристики в режимі інвертування...27
8 Аналіз функціонування систем управління автономним інвертором напруги……………………………………………………………….……....27
9 Схема АД з некерованим випрямлячем і інвертором керованим ШИМ генератором та гальмівним опором ……………………..............................28
Висновок…………………………………………………...............................32
Список літератури…………………………....................................................34

ВСТУП

Введення систем з керованими статичними напівпровідниковими перетворювачами енергії - загальна тенденція розвитку сучасного регульованого електроприводу. З освоєнням промисловістю випуску потужних силових транзисторів і сучасної мікропроцесорної техніки створюються умови для розробки перетворювача частоти з високими техніко-економічними показниками. Частотне регулювання кутової швидкості електропривода змінного струму з двигунами з короткозамкненим ротором знаходять широке застосування на судах.

Частотно-регульовані асинхронні електроприводи потужністю від одиниць до сотень кіловат досить широко застосовують у суднобудуванні. Сучасний етап розвитку даного виду техніки характеризується істотним підвищенням техніко-економічних показників перетворювачів частоти за рахунок використання нових напівпровідникових приладів - замикаючих GTO-тиристорів і силових IGBT-транзисторів, мікропроцесорних систем управління, прогресивних конструкторських і схемотехнічних рішень.

Створюються також спеціальні асинхронні двигуни, призначеної для роботи в режимі регулювання швидкості від перетворювачів частоти. Провідні зарубіжні електротехнічні фірми вже освоїли виробництво транзисторних і тиристорних перетворювачів частоти для електроприводу. Основою таких перетворювачів є, як правило, трифазні автономні інвертори напруги з різного роду широтно-імпульсним управлінням. Розробка проводиться за наступними напрямками: - розробка GTO-тиристорів і швидковідновлюємих діодів;  розробка IGBT-транзисторів у вигляді модулів; - розробка спеціальних малоіндуктивних конденсаторів для захисту інверторів; - розробка спеціальних фільтрових конденсаторів великої одиничної ємності для вхідних ланцюгів інверторів; - розробка нових рішень схемотехніки в частині силової схеми та системи управління перетворювача; - розробка оптимальних алгоритмів управління і регулювання перетворювача і електроприводу; - розробка мікропроцесорних систем управління та їх програмного забезпечення. Створювані на базі вищевказаних елементів і технічних рішень перетворювачі частоти і електроприводи повинні відрізнятися від перетворювачів частоти і електроприводів, які тепер випускаються більш високими ККД, коефіцієнтом потужності, кращими масо-габаритними показниками, що регулюють характеристиками, підвищеної надійності.

Технічне завдання

Зробити розрахунки перетворювача частоти для регулювання швидкості асинхронного двигуна (АД). Технічні дані двигуна необхідно взяти з таблиці д 1 відповідно до заданим варіантом.

Слід вважати, що:

- Пусковий струм двигуна: I_п = 2 * I_н.

- Момент навантаження на валу двигуна активного характеру і прирівнюється до номінального значення;

- Потрібний діапазон регулювання швидкості: D = 5 ... 20.

Варіант 14.

Типорозмір електродвигуна: 4А160М6У3

Номінальна потужність: P₂=15кВт

Ковзання s = 2,7%

ККД η = 87,5%, (при Р2/Рн = 100%).

Cos φ = 0,87% (пріР2/Рн = 100%)

Параметри схеми заміщення:

X₀ = 3 о.е.

R₁ = 0,062 о.е.

X₁ = 0,10 o.e.

R^˝₂ = 0,028 o.e.

X^˝₂ = 0,16 o.e.

Частота обертання n = 1000об/мін.