Трехфазный управляемый выпрямитель

Гн,

где

Ом

Выбираем типовой дроссель Д201

L=10 мГн;

Rф=0,0104 Ом

Выбираем типовой конденсатор

мкФ

Выбирается конденсатор типа ФС-1-600-У2

Номинальная емкость C=600мкФ;

Номинальное напряжение Uн=1 кВ;

Масса 30 кг.

Расчет перенапряжения на конденсаторе

,

где

 Ом

В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Расчет внешних характеристик

 

Внешняя характеристика представляет собой зависимость Ed = f(Id).

Расчет внешней характеристики выпрямителя Ed = f(Id) производим по формуле

Результаты расчетов сведем в табл.2.

Таблица 2

	α=00			α=550
Id, А	5	7	10	5	7	10
Ed, В	106,15	102,5	97,15	56,3	52,6	47,3

 

По данным таблицы 3 стоим внешнюю характеристику, рисунок 4.1.

Рисунок 4.1 – Внешняя характеристика Ed = f(Id)

5 Расчет регулировочных  характеристик

 

Регулировочная характеристика представляет собой зависимость среднего выпрямленного напряжения от угла регулирования α.

Расчет проводим для случая неизменной нагрузки.

Номинальное значение сопротивления нагрузки

Ом

Проводим расчет напряжения для углов регулирования α=150, α=300, α=450.

Приближенное значение Udα при α=150

В

Приближенное значение тока нагрузки

А

Значение угла коммутации

Определяется величина угла коммутации

Определяем напряжение при α=150 и γ=70

В

Аналогично расчитываем для α=300, α=450. результаты расчетов сводим в таблицу 3.

Таблица 3

,0	15	30	45
Udα, В	114,5	95	977,4

 

По данным таблицы строим регулировочную характеристику, рисунок 5.1.

Рисунок 5.1 – Регулировочная характеристика Udα = f(α)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Разработка структурной  схемы управления и защиты

 

Под системой управления и защиты  преобразовательного устройства понимают совокупность узлов и элементов, обеспечивающих формирование управляющих сигналов с заданными параметрами и по заданному алгоритму для управления состоянием силовых ключей преобразовательного устройства, а также производящих автоматические переключения силовых цепей при возникновении аварийных режимов.

При управлении вентильными преобразователями, выполненными на силовых транзисторах, как известно, узкие управляющие импульсы неприемлемы, т.к. транзистор открыт только тогда, когда в цепи его управления действует управляющий сигнал.

Очевидно, что для управления многофазными выпрямителями система управления в обоих рассмотренных случаях должна содержать не один канал управления, а такое их количество, которое равно пульсности выпрямителя. В этом случае системы управления называются многоканальными.

В трехфазном выпрямителе используем одноканальную систему управления, принцип построения которой основан на том, что в схему вводят синхронизированный с питающей сетью генератор пилообразного напряжения (ГПН), который формирует линейно-возрастающее напряжение с частотой, в три раза превышающей частоту питающей сети переменного тока. Это напряжение сравнивается в компараторе (K) с напряжением управления Uу, и в момент их равенства формируются короткие импульсы, которые поступают на три схемы совпадения (СС). С другой стороны, на схемы совпадения подаются синхронизирующие импульсы с длительностью от синхронизатора (С). Схемы сравнения работают по принципу ячеек "И" и на вход формирователя импульсов управления пройдет сигнал с той схемы сравнения, где одновременно присутствуют и импульс с компаратора Uк, и синхронизирующий импульс. Таким образом, момент формирования импульса управления тиристорами, а следовательно, и угол их включения определяется только одним элементом – генератором пилообразного напряжения. И во всех фазах выпрямителя он будет одинаков. Все системы управления выпрямителями, построенные на основе рассмотренных выше принципов, являются синхронными, т.к. их работа жестко синхронизирована с питающей сетью. Существует еще один класс систем управления выпрямителями, где эта жесткая синхронизация отсутствует, и поэтому такие системы управления получили название асинхронных.

Структурная схема системы управления представлена на рисунке 6.1.

Система защиты трехфазного управляемого выпрямителя.

Для автоматического регулирования, управления и контроля работы преобразователей необходимо иметь информацию о различных их параметрах: входном и выходном напряжениях, токах нагрузки, частоте выходного напряжения, состояниях тиристоров схемы и др. С этой целью используются датчики соответствующих параметров схемы. Наиболее распространенными датчиками в преобразователях являются датчики напряжения, тока и состояния тиристоров.

Указанные датчики обычно предназначаются для выдачи информации о каких-либо параметрах контролируемых величин, например о мгновенных, средних, действующих или других значениях контролируемого напряжения. Эта информация поступает в соответствующие функциональные узлы СУ преобразователя, которые производят ее анализ. Результаты этого анализа выдаются исполнительным органам преобразователя. Очень часто под датчиком контролируемой величины понимают законченное функциональное устройство, содержащее компаратор, усилители и другие узлы. Такое устройство непосредственно производит оценку контролируемой величины с выдачей соответствующей информации.

Во многих типах преобразователей широко используются датчики тока, которые служат для контроля или передачи информации о параметрах токов, протекающих в различных цепях преобразователя.

Примером такого датчика является торроидальный сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса (рисунок 6.2), на котором расположены две обмотки: обмотка смещения Wc и рабочая обмотка Wр. Провод, через который протекает измеряемый ток Id проходит через окно тороида и представляет собой один виток обмотки подмагничивания (управления), которая создает намагничивающую силу, направленную навстречу намагничивающей силе обмотки смещения. Регулировочным резистором Rр устанавливается такое значение тока в обмотке смещения, чтобы результирующая МДС в сердечнике не превышала коэрцитивной силы Нс, если ток Id не превышает допустимого значения. Если возникает аварийный режим и ток превысит допустимое значение, то результирующая МДС превысит значение коэрцитивной силы и произойдет перемагничивание сердечника. При этом индукция в сердечнике изменится скачком на величину , что приведет к наведению в рабочей обмотке импульса напряжения, который приводит к срабатыванию системы защиты. 

Рисунок 6.2 – Датчик тока.

 

Структурная схема управления и защиты приведена на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 – Структурная схема управления и защиты трехфазного управляемого выпрямителя

 

Напряжение с Rd поступает на датчик напряжения. Разность напряжения ДН и напряжения задания поступает на сумматор, где складываются разностное напряжение и напряжение, поступающее с компаратора. В результате формируется напряжение управления.

Регулируя потенциометром Rу уровень напряжения управления Uу от нуля до максимального значения, определяемого амплитудой пилообразного напряжения на рисунок 6.1. В случае когда напряжение управления Uу превышает максимальное значение амплитуды напряжения ГПН  то система управления полностью запирается и формирования импульсов управления не происходит. В случае возникновения аварийного режима сигналом с датчика тока включается тиристор защиты Т3 и подаёт на вход системы управления запирающее напряжение, действием которого формирование импульсов управления прекращается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В данной курсовой работе рассчитан трехфазный управляемый выпрямитель.

В качестве коммутирующих элементов выбраны управляемые вентили КУ202Л с использованием максимальной токовой и температурной защитой.

По исходным данным выбран силовой трансформатор ТСП-10/0,7-УХЛ4. Определили основные параметры трансформатора, его конструктивные размеры, подобрали провода для обмотки трансформатора и рассчитали число витков на каждой обмотке. Рассчитали сглаживающий фильтр.

Также были рассчитаны внешняя и регулировочная характеристики.

Помимо расчетов, была разработана структурная схема системы управления и защиты. Данная схема обеспечивают правильную работу схемы реверсивного тиристорного преобразователя и всей схемы в целом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. В.П. Петрович, Н.А. Воронина Силовые преобразователи электрической энергии: Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004. – 255 с.
2. Удут Л.С., Кояин Н. В., Мальцева О. П. Проектирование и исследование автоматизированных электроприводов. Ч.4. Тиристорные преобразователи для электроприводов постоянного тока: Учебное пособие. – Томск: изд-во ТПУ, 2003. – 152 с.
3. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. Учеб. пособие для вузов. Изд.4-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1976. – 544 с. с ил.