4.2 Расчет и выбор выпрямителя

Требуемое напряжение в звене постоянного тока

, (4.4)

где - номинальное фазовое напряжение нагрузки (двигателя).

Средний ток, потребляемый инвертором

. (4.5)

где - модуль первой гармоники фазного тока.

- (учитывается только первая гармоника).

Средний ток через ключ АИН

. (4.6)

Средний ток через обратный диод

. (4.7)

Активная мощность на выходе инвертора

P_ин= . (4.8)

где - номинальная мощность инвертора

Активная мощность на входе инвертора

, (4.9)

где - к.п.д. инвертора. Из-за потерь на коммутацию, которые всегда возникают при работе инверторов, можно принять к.п.д. равным

= 0,8-0,9.

Если несколько инверторов питаются от общего выпрямителя, то номинальная мощность последнего определяется суммой мощностей всех инверторов, работающих одновременно.

Выпрямленный ток источника напряжения определяется из равенства

,

т.е.

. (4.10)

Максимальное выпрямленное напряжение выпрямителя (при )

, (4.11)

где - линейное напряжение питающей сети;

m – число фаз питающей сети.

Номинальный (минимальный) угол регулирования выпрямителя определяется из следующего выражения:

или . (4.12)

4.3 Расчёт параметров силового фильтра аин с амплитудной модуляцией

Параметры силового фильтра ПЧ (рис. 4.1) могут быть определены следующим образом. Эквивалентное активное сопротивление нагрузки (АИН-AД) определится

, (4.13)

где , - средние значения напряжения и тока инвертора.

Рисунок 4.1 – Схема силового фильтра АИН

Напряжение на входе АИН зависит от параметров источника U_d = U_и, который содержит управляемый выпрямитель (УВ) или широтно-импульсный регулятор и сглаживающий реактор. Параметры сглаживающего реактора зависят от величины выпрямленного напряжения (угла а) и тока нагрузки инвертора, и требуемых величин пульсаций выпрямленного напряжения. Наибольшие амплитуды пульсаций наблюдаются при минимальных значениях выпрямленного напряжения, поэтому требуемая величина индуктивности L_o фильтра обычно находится

L_о = . (4.14)

где q₁и q₂ - коэффициенты пульсаций соответственно до и после сглаживающего реактора;

;

для m = 6;

для m = 3;

- индуктивное сопротивление коммутации тиристоров УВ;

- минимальное напряжение инвертора исходя из диапазона регулирования частоты;

и - минимальная и номинальная частота выходного напряжения преобразователя частоты;

- угловая частота пульсаций выпрямленного напряжения;

m = 6 – число фаз для мостовой схемы УВ.

Сглаживающий реактор может быть выбран из каталога по следующим данным:

, .

Емкость входного конденсатора С₀ находится из условия, что от источника (УВ) протекает лишь постоянная составляющая тока инвертора из-за достаточно большой индуктивности L₀, а переменная составляющая I_c этого тока протекает через этот конденсатор.

Анализ кривых выходных напряжений и тока инвертора показывает, что при кривой тока инвертора i_n(p) имеют место участки, где i_n(p) изменяет свой знак, т.е. происходит рекуперация энергии от асинхронного двигателя в емкость фильтра С₀. При φ эти отрицательные участки отсутствуют, а это значит, что реактивная энергия, рекуперируемая фазой двигателя, потребляется другими фазами двигателя. С учетом этого при выборе конденсатора выбирается режим, при котором коэффициент мощности нагрузки минимален, поэтому принимают обычно .

При учете только первой гармоники тока нагрузки АИН

, (4.15)

где - амплитуда суммарного фазного тока нагрузки ПЧ;

f₂ - максимальная частота на выходе инвертора (ПЧ);

– минимальный коэффициент мощности нагрузки.

.

В [4] рекомендуется находить емкость по следующей формуле:

, (4.16)

где - базовые значения сопротивления нагрузки, Ом;

- базовые значения угловой частоты напряжения нагрузки.

5 Пример выбора ПЧ и основных элементов его силовой схемы

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет следующие технические данные: Р_н = 11 кВт, Uн.ф = 220 В, I_нф = 19,03 А, 2р=4, cosφ_H=0,876, =87,5 %, = 0,0463 км² , = 1460 об/мин, R₁=0.462 Ом, R₂=0.312Ом, х₁=0.813Ом, х₂=1.262Ом, х_m=27,5Ом, Мmах/Мн=3,32;

Iп/Iн=5,83.

Рассчитать и выбрать элементы силовой схемы преобразователя частоты.

Решение