Проектирование широтно-импульсного преобразователя

Грфики1.dwg

Рисунок 1 - Напряжение на тиристоре при =0
Рисунок 2 - Ток через тиристор при =0
Рисунок 3 - Напряжение на нагрузке при =0
Рисунок 4 - Регулировочные характеристики ШИП
Рисунок 5 - Внешние характеристики ШИП в зоне непрерывного тока
Рисунок 8 - Зависимость коэффициента мощности от угла управления
Графики электромагнитных процессов
регулировочных характеристик
внешних характеристик
энергетических характеристик преобразователя Документы прочие
Рисунок 7 - Зависимость КПД преобразователя от скважности при значениях индуктивности дросселя коммутирующего устройства L=0

Проектирование широтно-импульсного преобразователя.pdf

Анализ вариантов технических решений по силовой части преобразователя расчет
1 Краткая классификация преобразователей по заданному типу 5
2 Анализ вариантов технических решений 5
3 Разработка схемы электрической принципиальной силовой части преобразователя 7
4 Разработка схемы электрической функциональной системы управления 8
5 Расчет и выбор элементов силовой части преобразователя 9
5.1 Расчет параметров и выбор трансформатора 9
5.2 Расчет и выбор тиристоров и диодов 12
5.3 Выбор сглаживающего и коммутирующих конденсатора и дросселя 14
5.4 Расчет и выбор элементов защиты 15
Математическое моделирование силовой части преобразователя 18
1 Разработка эквивалентной схемы замещения силовой части преобразователя 18
2 Разработка математического описания силовой части преобразователя 19
3 Разработка математической модели и расчет электромагнитных процессов 20
Расчет регулировочных и внешних характеристик преобразователя 21
1 Расчет регулировочных характеристик 21
2 Расчет внешних характеристик 21
Расчет энергетических характеристик преобразователя 22
1. Расчет зависимости КПД от управляющего воздействия 22
2. Расчет функциональной зависимости коэффициента мощности от управляющего
Список используемой литературы 26
Математическая модель 27
В настоящее время электроприводы постоянного тока постепенно
вытесняются электроприводами переменного тока однако двигатели
постоянного тока еще остаются главными преобразователями электрической
энергии в механическую энергию в мало и среднемощных электроприводах.
Для питания таких электроприводов используется преобразование
переменного тока в постоянный и другие формы преобразований при помощи
вентильных установок различных типов и поэтому экономия электроэнергии в
преобразовательных установках и питающих их энергетических системах
повышение их КПД и коэффициента мощности является важнейшими
задачами. Повышение КПД достигается в настоящее время внедрением в
производство и эксплуатацию высокоэкономичных полупроводниковых
трансформаторы дроссели конденсаторы и другие электрические элементы.
Однако вентили являются основными элементами управляющими потоками
энергии и формирующими выходные напряжения и токи.
Действие вентильных преобразователей заключается в поочередной
проводимости вентилей различных фаз которые таким образом из отрезков
кривых напряжений этих фаз формируют кривую выходного напряжения.
Поочередная проводимость вентилей приводит к периодически
повторяющимся электромагнитным переходным процессам. Поэтому под
установившимся режимом вентильного преобразователя понимают такой
режим его работы когда переходные процессы обусловленные
коммутацией вентилей идентично повторяются. Такой режим преобразователя
иногда называют квазиустановившимся.
нереверсивный широтно-импульсный преобразователь.
Техническое задание:
Параметры двигателя ПБСТ-23
Номинальная скорость вращения
Номинальное напряжение
Номинальная мощность
Сопротивление обмоток якоря при 15 ºС
Сопротивление добавочных полюсов при 15 ºС
Сопротивление обмотки возбуждения при 15 ºС
Кроме того необходимо исследовать зависимость КПД ШИП от потерь
мощности на коммутацию.
Анализ вариантов технических решений по силовой части
преобразователя расчет элементов
1. Краткая классификация преобразователей по заданному типу
Широтно-импульсные преобразователи предназначены для изменения
значения постоянного напряжения. Они служат для питания нагрузки
постоянным напряжением отличающимся по величине от напряжения
В зависимости от типа применяемых в силовой части полупроводниковых
приборов импульсные преобразователи делятся на транзисторные и
тиристорные. Согласно заданию необходимо спроектировать тиристорный
Тиристорные ШИП делятся на нереверсивные и реверсивные. Согласно
заданию необходимо спроектировать нереверсивный ШИП.
Нереверсивные ШИП преобразуют плавно изменяющееся входное
напряжение в импульсное с постоянной амплитудой и полярностью но с
разной длительностью и их можно разделить на две группы – параллельные и
В последовательных ШИП рабочий вентиль включается последовательно
с нагрузкой. Характерной особенностью таких ШИП является невозможность
получения напряжения на выходе выше напряжения источника питания.
В параллельных ШИП рабочий вентиль или накопительный дроссель
включаются параллельно с нагрузкой. В таких ШИП есть возможность
получения на выходе напряжения выше напряжения источника питания.
В зависимости от выполнения узлов коммутации тиристорные ШИП
можно разделить на преобразователи с зависимыми узлами коммутации
(зависимые) и на преобразователи с независимыми узлами коммутации
В первых коммутирующий конденсатор при сохранении отрицательного
напряжения на запираемом тиристоре перезаряжается током нагрузки во вторых — током колебательного контура.
В зависимых ШИП длительность процесса перезаряда конденсатора
обратно пропорциональна току нагрузки и при малых токах нагрузки их работа
Независимые ШИП допускают работу в режиме холостого хода так как
коммутирующий конденсатор в них перезаряжается током колебательного
контура а не током нагрузки.
2. Анализ вариантов технических решений
По заданию необходимо спроектировать нереверсивный тиристорный
ШИП. Рассмотрим несколько схем нереверсивных ШИП.
Тиристорные ШИП с одноступенчатой коммутацией имеют минимальное
число коммутирующих элементов. Для запирания тиристоров в них
используется постоянно включенные колебательные LC-контуры.
Во всех схемах ШИП с одноступенчатой коммутацией для изменения
среднего напряжения на нагрузке применяется частотно-импульсный способ.
Схема с одноступенчатой коммутацией представлена на рисунке 1.1. Данная
схема имеет мягкую внешнюю характеристику так как основной процесс
перезаряда конденсатора происходит через нагрузку и его длительность зависит
от величины тока нагрузки.
Рисунок 1.1. – Нереверсивный ШИП с одноступенчатой коммутацией
При таком способе регулирования выходного напряжения требуется
сравнительно простая схема управления но при этом существенно
ограничиваются регулировочные и энергетические показатели преобразователя.
ШИП с одноступенчатой коммутацией находят применение при низких
питающих напряжениях.
В ШИП с двухступенчатой коммутацией возможно применение как
широтно-импульсного так и частотно- импульсного способа регулирования. По
своим свойствам такие ШИП приближаются к ШИП на полностью
управляемых вентилях. Схема такого ШИП представлена на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2. – Нереверсивный ШИП с двухступенчатой коммутацией
Нереверсивные ШИП с паралельной коммутацией применяются в тех
случаях когда не требуется широкий диапазон изменения выходного
напряжения или тока. В случае широкого диапазона изменения выходного
напряжения или тока целесообразно применение ШИП с последовательной
В схеме на рисунке 1.2. облегчен режим работы рабочего тиристора так
как снижается скорость уменьения анодного тока тиристора до нуля и
амплитуда обратного тока тиристора. Заряд коммутирующего конденсатора
происходит через нагрузку.
Схему иротно-импульльсного преобразователя выберем по следующим
- массо-габаритные показатели;
- внешние характеристики схемы;
- возможность рекуперации энергии с коммутирующего устройства.
Схема представленная на рисунке 1.1 обладает мягкой внешней
характеристикой и поэтому она не сможет обеспечить широкий диапазон
регулирования. По числу используемых элементов схемы 1.1 и 1.2 практически
не отличаются. Так как схема на рисунке 1.2 может обеспечить больший
диапазон регулирования чем схема 1.1 то именно она будет разрабатываться в
Для создания контура протекания тока вызванного противоэдс двигателя
в схеме будет использован обратный диод.
3. Разработка схемы электрической принципиальной силовой части
Для обеспечения работоспособности преобразователя в состав схемы
электрической принципиальной силовой части должны входить следующие
устройство согласования по мощности (току) с питающей сетью;
устройство согласования напряжения нагрузки с напряжением
устройство релейного подключения и отключения силовой части от
устройство дистанционного управления преобразователем;
устройство защиты от режимов КЗ в цепи преобразователя;
устройство защиты элементов преобразователя от перенапряжений.
Схема электрическая принципиальная силовой части представлена на
Для предотвращения нежелательных аварийных режимов сначала
питания должно подаваться на обмотку возбуждения. Для этого используется
автоматический выключатель QF2.
Включение данной схемы в работу осуществляется путём нажатия
кнопочного выключателя SB2 вследствие чего приводится в действие
магнитный пускатель обеспечивающий замыкание контактов КМ1.
Для размыкания цепи достаточно нажать кнопочный выключатель SB1.
Защиту от токов короткого замыкания и токов перегрузки обеспечивают
автоматические выключатели QF1 и QF2. Силовой вентиль от токов короткого
замыкания защищен быстродействующим предохранителям.
Питание ШИП осуществляется от неуправляемого выпрямителя который
идет после понижающего трансформатора. На выходе выпрямителя стоит
сглаживающий конденсатор.
Рисунок 1.3 – Схема электрическая принципиальная силовой части
4. Разработка схемы электрической функциональной системы
Системой управления (СУ) называется устройство предназначенное для
формирования импульсов управления и регулирования длительности открытого
состояния силовых ключей
в функции сигнала управления. Системы управления делятся на ведомые
и автономные. В литературных источниках системы управления ведомыми
преобразователями получили название систем импульсно-фазового управления
По характеру взаимодействия СИФУ с напряжением сети различают
многоканальные и одноканальные синхронные а также асинхронные системы
импульсно-фазового управления.
Одноканальные синхронные СИФУ отличаются тем что в них с
напряжением сети (независимо от числа фаз) синхронизирован только один
канал управления который является ведущим а все последующие –
формируют импульсы управления тиристорами путем отсчета заданного
интервала времени от базовой точки за которую принимается момент времени
образования управляющего импульса на выходе ведущего канала
преобразования. Типовые СИФУ по принципу управления делятся на системы
с «вертикальным» и «горизонтальным» управлением.
В системах с «вертикальным» управлением сигнал развертки (или
входной сигнал) смещаются друг относительно друга в вертикальной плоскости
(рисунок 1.4) . При этом приращению Uупр соответствует приращение α угла
регулирования (длительности открытого состояния) ключами БСК.
Рисунок 1.4- Функциональная схема одноканальной СИФУ
Данное СИФУ состоит из следующих устройств:
ГЛИН- генератор линейно изменяющегося напряжения.
ПУ- пороговое устройство сравнивая Uy и Uглин. Вырабатывает
прямоугольные импульсы Uпy в момент времени;
ДЦ – дифференцирующая цепочка срабатывает по переднему
фронту и формирует треугольные импульсы с частотой f=fсети х m где m –
ФИ- формирователь импульсов.
Принцип действия у СИФУ следующий:
С выхода ГЛИН пилообразное напряжение подаётся на ПУ которое
срабатывает при достижении пилообразным напряжением значения Uy.
Напряжение с выхода ПУ через ДЦ поступает на ДЦ и ВК вырабатывает
управляющий импульс на отпирание тиристора.
5. Расчет и выбор элементов силовой части преобразователя
5.1. Расчет параметров и выбор трансформатора
Силовой трансформатор служит для преобразования переменного
напряжения с целью согласования напряжения сети с выходным напряжением
преобразователя а также для гальванической развязки сети и цеп нагрузки.
Кроме того трансформатор служит для ограничения тока
Исходными данными для расчета трансформатора служат номинальные
средние значения выпрямленного тока и напряжения определяемые по
паспортным данным электродвигателя.
Максимальное значение ЭДС вентильного преобразователя при угле
управления α=0 рассчитывается по выражению:
E d 0 k c (U dн U ТР U к U в )
k c 1.1 - коэффициент запаса по напряжению
U dн 110 В - напряжение на якоре
UТР - падение напряжение на активном сопротивлении трансформатора
равное U ТР 0.02 U dн 0.02 110 22 В (1.2)
U к - коммутационное падение напряжения которое находится по выражению:
U в 15 В - падение напряжение на вентилях.
Максимальное значение ЭДС преобразователя будет равно:
E d 0 1.1 (110 22 33 15) 128 7. В
Действующее значение ЭДС фазы вторичной обмотки силового
трансформатора рассчитывается по выражению
где k сх 111 - коэффициент схемы.
После подстановки численных значений Действующее значение ЭДС
фазы вторичной обмотки будет равно:
E 2ф 111 128 7 142 8 В
рассчитывается по формуле:
I 2 лk I 2 k i I dн
где k I 2 1 - коэффициент тока вторичной обмотки
- коэффициент не прямоугольности тока в обмотках силового
I dн 92 А - номинальный ток электродвигателя.
Действующее значение фазного тока вторичной обмотки:
Действующее значение линейного тока первичной обмотки силового
k I 1 1 - коэффициент тока первичной обмотки
- коэффициент трансформации
После подстановки численных значений действующее значение фазного
тока первичной обмотки:
Расчетное значение мощности первичной и вторичной обмоток
трансформатора определяются по формуле где m – число фаз трансформатора:
E 1ф k тр E 2ф 2 142 8 285 6 В
S 1 m E 1ф I 1ф 1 285 6 49 14 10 3
S 2 m E 2 ф I 2 ф 1 142 8 99 14 10 3
S 1 и S 2 - мощности первичной и вторичной обмоток трансформатора.
Расчетная мощность силового трансформатора:
Был выбран трансформатор ТСЗИ-16 кВА который имеет следующие
S 16 кВА - Номинальная мощность
U1 220 В - номинальное напряжение сетевой обмотки
U kЗ % 3 % -Напряжение КЗ
Коэффициент трансформации будет равен:
Номинальный фазный ток вторичной обмотки трансформатора:
Активное сопротивление фазы вторичной обмотки трансформатора:
Полное сопротивление фазы трансформатора:
Индуктивное сопротивление фазы трансформатора:
X фтр Z фтр Rфтр 033 2 026 2 0.2 Ом
Индуктивность фазы вторичной обмотки при частоте сети f=50 Гц:
5.2. Расчет и выбор тиристоров и диодов
Для расчета требуемой величины тока тиристора используются
следующие коэффициенты:
k зi 25 - коэффициент запаса по току
k охл 1 - коэффициент учитывающий условия охлаждения используя
искусственное охлаждение при скорости воздуха 12 мc.
Тиристоры выбирают по допустимым значениям тока и напряжения
учитывая способ охлаждения. Для охлаждения используем воздушный способ с
постановкой тиристора на типовой семирёберный охладитель. Среднее
значение тока тиристора:
k охл k зi I dн 2.5 1 92
Коэффициент прямого и обратного напряжения:
Максимальное значение напряжения (прямого и обратного) на тиристоре:
U прм ах k o U dн 1.41 110 155 1 В
Коэффициент запаса по напряжению:
Расчетное напряжение тиристора:
U тр k зи U прм ах 1.4 155 1 217 14 В
Исходя из расчетов выбираем тиристор T232-20 со следующими
I срт 40 А U тн 1000 В
Выбранный тиристор проверяется на устойчивость при внешних КЗ. Ток
короткого замыкания:
следующими параметрами:
I прД 40 А U Дном 1000 В.
Для расчета диодного моста необходимо сначала определить ток в
обмотке возбуждения. Сопротивление обмотки возбуждения равно Rов 240 Ом.
Среднее значение тока диода:
k охл k зi I В 2.5 1.5 076
Коэффициент прямого и обратного напряжения k o 1.41 .
Максимальное значение напряжения (прямого и обратного) на диоде:
U прДм ах k o U dн 1.41 220 310 .2 В
Расчетное напряжение диода:
U Д k зи U прДм ах 1.4 310 .2 434 .28 В
I срД 10 А U Дном 1000 В.
Тиристоры и диоды входящие в состав коммутирующего устройства
выбираем такие же как и для силовой цепи.
5.3. Выбор сглаживающего и коммутирующих конденсатора и
Напряжение конденсатора должно быть больше выпрямленного
напряжения а чем больше его емкость тем лучше сглаживаются пульсации
напряжения. Был выбран конденсатор К50-35 470 мкф 450 В.
Для расчета коммутирующих конденсаторов сначала определим
коэффициент нагрузки при =1 и IстIн=125.
Далее определим характеристическое сопротивление:
Рисунок 1.5- Коммутационная характеристика узлов параллельной
По рисунку 1.5 находим угол =125 рад. Далее определяем угловую
Величина индуктивности дросселя:
Величина емкости конденсатора:
Выбираем конденсатор К50-35 10 мкф 1000 В. Выбираем дроссель
B82747E6203A040 3x1.5 мГн 20 А.
5.4. Расчет и выбор элементов защиты
Для защиты вентилей и трансформатора на стороне переменного тока
устанавливаем автоматический выключатель серии А3700. Рассчитаем ток
установки защиты автоматического выключателя:
Определяем действующее значение тока первичной обмотки
Установившееся значение тока короткого замыкания:
Ток электромагнитного расцепителя должен соответствовать
следующему условию: I устэм I 1кз .
Ток теплового расцепителя находится по следующему выражению:
I уст 1.25 I 1фн 1.25 92 115 А
Защиту тиристоров от коммутационных перенапряжений осуществляется
включением параллельно вентилям индивидуальных RC цепочек. Определим
I dн - ток протекающий через тиристор перед началом коммутации A;
U тр - расчетное обратное напряжение тиристора В.
Выбираем конденсатор МГБП-1-1 мкФ 1000В ±10%.
Принимаем сопротивление резистора R=100 Ом. Рассчитаем ток на
Раскроем скобки в выражении 1.52 и подставим t=0.0075 c.
I C C U ТР 2 2 cos( 2 f t )
10 6 217 14 2 2 cos( 2 50 0.0075 ) 0.001
PR I C R 0.001 2 100 00001 Вт
Согласно данным параметрам был выбран резистор
Был выбран магнитный пускатель серии ПМЛ-1161ДМ со следующими
количество вспомогательных контактов - 1з.
Для защиты цепи управления от токов короткого замыкания был выбран
предохранитель ПРС-10-П со следующими параметрами:
Номинальное напряжение 380 В
Номинальный ток плавкой вставки 10 А
Номинальный ток предохранителя 10 А.
Номинальный ток плавкой вставки определен по следующему условию:
I.ном.пл.вст.>=I.раб.max+0.1I.вкл мах
I.ном.пл.вст.>=9.68 А.
быстродействующих предохранителей
Условие выбора будет выглядеть так:
W пл ав к.в ст 281 10 3
Амплитуда тока КЗ будет находится по выражению:
Далее необходимо определить ударный коэффициент Ку по графику
зависимости Ку=f(XR).
Рисунок 1.6 - Зависимость Ку=F(XR) для определения ударного тока
Ударный ток глухого КЗ:
I уд k у 2 I км 115 2 333 542 А
Интеграл предельной нагрузки для выбранного тиристора составляет
Допустимая мощность срабатывания где:
n=1 - количество параллельно работающих вентилей
к=2.5 коэффициент загрузки вентилей.
Мощность плавкой вставки выбирается из условия
Ток плавкой вставки 25 A Интеграл Джоуля 400 Рабочее напряжение 440 B.
Для коммутации обмотки возбуждения был выбран автоматический
выключатель FAZ -C21-DC.
Математическое моделирование силовой части преобразователя
1. Разработка эквивалентной схемы замещения силовой части
Нереверсивный широтно-импульсный преобразователь можно разбить на
следующие узлы: однофазный трансформатор неуправляемый выпрямитель
тиристор и двигатель. Для синтеза эквивалентной схемы силовой части
преобразователя будем рассматривать только двигатель и тиристор. На
тиристоре VS1 присутствует падение напряжения поэтому в схеме замещения
последовательно с тиристором будет включен источник постоянного ЭДС UВ.
Двигатель можно представить как катушку индуктивности цепи нагрузки ДПТ
Ld активное сопротивление цепи нагрузки ДПТ Rd противо-ЭДС якоря ДПТ eЯ
падение напряжения на щеточных контактах ДПТ UЩЕТОК. Схема замещения
преобразователя представлена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Схема замещения преобразователя
На рисунке 2.1 Ed- напряжение на выходе неуправляемого выпрямителя
Uв1 – падение напряжения на тиристоре Ld- индуктивность якоря двигателя
Rd- сопротивление якоря двигателя Uщ- падение напряжения на щетках Eяпротивоэдс двигателя.
Этой схеме соответствует следующее дифференциальное уравнение 2.1.
2. Разработка математического описания силовой части
Основным режимом является режим непрерывных токов. Для данного
режима изображение напряжения на нагрузке в периоды импульсв и паузы
определяются выражениями 2.2 и 2.3 соответственно.
(Ud E ) Ud e pt0 E e pT
E Ud e pt0 (Ud E ) e pT
Среднее значение тока якоря:
Где - коэффициент заполнения импульсов .
Режим прерывистых токов якоря может возникнуть при мылых
нагрузках когда период переключения вентиля соизмерим с постоянной
времени цепи нагрузки.
Для режима прерывистых токов на нагрузке в период импульса и паузы
определяется выражением:
(Ud E ) Ud e pt0 E e pt1
E Ed e p (t1t 0) (Ud E ) e p (T t 0) (Ud E ) e pT
3. Разработка математической модели и расчет электромагнитных
С помощью ЭВМ смоделируем работу нереверсивного трехфазного
управляемого выпрямителя на двигательную нагрузку при этом необходимо
рассчитать параметры математической модели ДПТ С НВ. Графики
переходных процессов приведены в приложении А.
Маховый момент двигателя равен GD 2 0055 кг*м2.
Момент инерции двигателя:
При расчете индуктивности якорной цепи двигателя учитывают
6 - коэффициент учитывающий исполнение двигателя
p=2 -число пар полюсов.
Индуктивность якоря находим по формуле:
Сопротивление и индуктивность обмотки возбуждения при работе
двигателя где Rов 216 Ом – сопротивление обмотки возбуждения при
Ro 1.2 ( Rов 1.47 ) 1.2 (216 1.47 ) 217 8 Ом
Взаимная индуктивность рассчитывается по формуле 2.12 где IВ- ток
обмотки возбуждения:
U dн I dн R яд 110 92 0.594
Разработанная математическая модель представлена в приложении А.
Расчет регулировочных и внешних характеристик
1. Расчет регулировочных характеристик
Регулировочную характеристику будем рассматривать как зависимость
выходного напряжения от управляющего воздействия при фиксированном токе
нагрузки на уровне номинального тока двигателя.
Для построения регулировочной характеристики идеального холостого
хода производим ее расчет по первой составляющей выражения 3.1.
Ud ( ) Ed 0 Id Rd Uт ;
Для тиристоров максимальная продолжительность включения состовляет
γмакс=093. Это связано со временем требуемым для восстановления
запирающих свойств тиристора.
Определим регулировочную характеристику идеального холостого хода:
Udxx( ) Ed 0 093 * 128 7 119 7 В
Так как ШИП является не реверсивным то минимальную
продолжительность включения найдем по выражению 3.3 при Ud=0.
Ud Id Rd Uт 0 92 0594 15
Дальнейший расчет регулировочных характеристик произведен в MatCad.
Полученные регулировочные характеристики представлены на листе
графической части НШИП 00.00.000 Д2.
2. Расчет внешних характеристик
Исходным выражением для расчета внешних характеристик является
выражение (3.1) в функции тока нагрузки. Для расчета и построения внешних
характеристик фиксируется управляющее воздействие и рассматривается
допустимый диапазон изменения тока нагрузки. Согласно принятого диапазона
существования характеристик будут рассматриваться лишь две крайние
внешние характеристики при управляющих воздействиях γ мin и γмаx т.к.
остальные внешние характеристики располагаются между этими двумя
Рассчитаем величины напряжения при холостом ходе с учетом
максимальной и минимальной продолжительности включения.
Udxx( max ) max Ed 0 Uт 093 127 8 15 1182B
Udxx( min ) min Ed0 Uт 005 1278 15 49B
Далее найдем диапазон регулирования по выражению 3.6.
Диапазон регулирования разработанного ШИП составил D=24.1 что
является хорошим показателем преобразователя.
Полученные внешние характеристики представлены
Расчет энергетических характеристик преобразователя
1. Расчет зависимости КПД от управляющего воздействия
Согласно индивидуальному заданию необходимо
зависимость КПД ШИП от потерь на коммутирующем устройстве.
Одной из главных энергетических характеристик является коэффициент
полезного действия преобразователя.
где: Рп — электромагнитная полезная мощность формируемая на
ΔР — суммарные потери на элементах преобразователя в токовой цепи;
(Рп+ΔР) – мощность потребляемая из сети преобразователем.
Электромагнитная мощность равная произведению напряжения и тока
нагрузки будет изменяться с изменением напряжения нагрузки в функции от
управляющего воздействия т.е. Рп(γ)=U(γ)*I= Uн*Iн*γ.
Суммарные потери на элементах преобразователя в токовой цепи ΔР
определяются произведением суммарного падения напряжения токовой цепи
преобразователя и тока нагрузки т.е. ΔР =(Iн*Rd+ΔUт+XL*Iн)*Iн.
Итак преобразуем выражение (4.1) таким образом:
U н I н I Rd I н2 X L Uт I н
Как видно из формулы 4.2 основные потери в коммутирующем
устройстве приходятся на дроссель. Поэтому произведем расчет КПД с учетом
только потерь в дросселе.
Полученные характеристики КПД представлена на листе графической
части НШИП 00.00.000 Д2.
В таблице 4.1 представлены числовые значения полученные в результате
расчета по выражению 4.2.
Таблица 4.1- Расчетные значения КПД ШИП
Как видно из таблицы 1 при увеличении индуктивности дросселя в
коммутирующем устройстве увеличиваются суммарные потери мощности а
значит происходит уменьшение коэффициента полезного действия ШИП.
2. Расчет функциональной зависимости коэффициента мощности от
управляющего воздействия
Коэффициент мощности характеризует отношение потребляемой из сети
активной и полной мощности:
S1- полная потребляемая мощность первичной обмотки которая была
рассчитана по формуле 1.13.
Для расчета коэффициента мощности управляющее воздействие будет
изменятся от γмin до γмаx. На русинке 4.1 представлена зависимость
коэффициента мощности от управляющего воздействия.
Рисунок 4.1 – Зависимость коэффициента мощности от управляющего
В таблице 4.2 представлены числовые значения полученные в результате
расчета по выражению 4.3.
Таблица 4.2- Расчетные значения КПД ШИП
Для спроектированного преобразователя характерно следующее:
максимальному значению скважности;
обеспеченна защита от токов короткого замыкания и от токов
цепь управления защищена от токов короткого замыкания;
для питания обмотки возбуждения двигателя используется
неуправляемый выпрямитель;
быстродействующими предохранителями а RC- цепочки используются для
защиты от перенапряжений которые могут возникать на полупроводниковых
Список используемой литературы
1В.С. Руденко В.И. Сенько И.М. Чиженко. “Основы преобразовательной
техники” Москва “Высшая школа” 1980 г.
2Забродин Ю.С. – «Промышленная электроника»” Москва “Высшая
3Коваль А.С. Выбор низковольтных аппаратов. Методические указания к
выполнению курсовой работы. Могилев: ММИ 1992.-40с.
Математическая модель
Рисунок А.1- Модель ШИП в пакете MatLAB
Графики переходных процессов при γ=0.5.
Напряжение управления тиристором
Напряжение на нагрузке

Схема электрическая принципиальная.dwg

Рисунок 1 - Схема электрическая принципиальная силовой части преобразователя
Схема электрическая принципиальная силовой части преобразователя
функциональная схема СИФУ
схемы замещения силовой части преобразователя
Рисунок 3 - Схема замещения силовой части преобразователя
Рисунок 2 - Функциональная схема системы управления