Курсовой проект - Расчет непосредственного преобразователя частоты

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство образования Российской Федерации

Кафедра «Промышленная электроника»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К

КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Проектирование и расчет непосредственного

преобразователя частоты

Содержание

ЗАДАНИЕ................................................................................................................................................2

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................................. 2

ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА РАБОТЫ УСТРОЙСТВА..........................................................................................2

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.....................................................................11

Выбор тиристоров.........................................................................................................................11

Выбор автоматического выключателя.........................................................................................12

Расчет RC-цепей тиристоров.......................................................................................................12

ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА РАБОТЫ БЛОКОВ УПРАВЛЕНИЯ И РАСЧЕТ ИХ ЭЛЕМЕНТОВ....................................12

Генератор треугольного напряжения...........................................................................................12

Схема инвертирования и сдвига задающего напряжения.........................................................14

Мультивибратор............................................................................................................................15

Датчик напряжения.......................................................................................................................16

Генератор пилообразного напряжения........................................................................................17

Компараторы.................................................................................................................................18

Схемы совпадения........................................................................................................................19

Импульсный усилитель.................................................................................................................19

ПРИЛОЖЕНИЕ......................................................................................................................................21

Перечень элементов схемы управления.....................................................................................21

Перечень элементов силовой части ПРеобразователя.............................................................23

Литература........................................................................................................................................24

ЗАДАНИЕ

Разработать однофазно-трехфазный преобразователь частоты (НПЧ),

выполненный на базе двух трехфазных мостовых вентильных групп. При

разработке использовать совместное управление вентильными группами.

Исходные данные для расчета:

Мощность 25 кВА;

Линейное напряжение питающей сети 660 В;

Частота изменения выходного напряжения 12,5 Гц;

Закон управления вентильными группами линейное изменение угла

управления

ВВЕДЕНИЕ

Заданная схема силовой части непосредственного преобразователя частоты

(НЧП) представлена на листе №1 приложения. Она состоит из двух трехфазных

вентильных мостов (VS1-VS6 и VS7-VS12), соединенных встречно-параллельно

через уравнительные реакторы Lл и Lп. К средним выводам уравнительных

ректоров подсоединены выходные зажимы Х1 и Х2 преобразователя. В целях

ограничения скорости нарастания напряжения на силовых вентилях, последние

шунтированы RC цепями. Подключение преобразователя к питающей сети, а также

защита вентилей при внешних или внутренних коротких замыканиях, выполняются

с помощью автоматического выключателя QF.

ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА РАБОТЫ

УСТРОЙСТВА

Принцип работы НПЧ заключается в следующем. Положительная полярность

напряжения на выходных зажимах НПЧ обеспечивается путем перевода

вентильного моста VS1-VS6 в выпрямительный режим работы. Поэтому, в целях

исключения режима короткого замыкания и обеспечения контура протекания

реактивного тока нагрузки, при указанной полярности выходного напряжения

вентильный мост VS7 - VS12 переводится в инверторный режим работы. Для

выравнивания средних значений напряжений вентильных мостов при разработке

НПЧ рекомендуется согласованное управление тиристорами. Следует отметить,

что даже совместное согласованное управление тиристорами не обеспечивает

равенства мгновенных значений напряжений вентильных мостов. Поэтому

последние соединены через уравнительные реакторы, обеспечивающие

ограничение уравнительного тока на уровне 10% от номинального тока нагрузки

НПЧ.

Функциональная схема системы управления НПЧ с синусоидальным выходным

напряжением и линейным изменением угла управления приведена на листе №1

приложения.

Схема состоит из трех идентичных фазосмещающих устройств (ФСУ),

инвертирующего усилителя задающего напряжения с коэффициентом усиления

КуK=K1 и мультивибратора. Разберем принцип действия ФСУ на примере фазы А.

Она состоит из:

 Датчика напряжения (ДН), формирующего сигналы интервалов

положительных и отрицательных значений напряжения сети:

 Двух генераторов пилообразного напряжения (ГПН1, ГПН2),

синхронизированных сигналами датчика напряжения;

 Четырех компараторов (А1, А2, А3, А4), формирующих интервалы подачи

управляющих импульсов на включение тиристоров;

 Формирователя задающего напряжения (ФЗН) и операционного усилителя

(ОУ) для инвертирования сигнала;

 Четырех схем совпадения выходных сигналов компараторов и

мультивибратора, построенных на логических элементах «И» (DD1, DD2,

DD3, DD4);

 Мультивибратора (МВ);

 Четырех импульсных усилителей (ИУ1, ИУ2, ИУ3, ИУ4).

Работа ФСУ фазу А системы управления заключается в следующем. Выходной

сигнал U

датчика напряжения ДН, соответствующий положительному

полупериоду линейного напряжения (U

) сети, поступает на вход синхронизации

генератора пилообразного напряжения ГПН1. На выходе последнего, в указанном

полупериоде, формируется пилообразное напряжение и подается на прямой вход

компаратора A1. На инверсный вход этого же компаратора подается

инвертированный сигнал задающего напряжения с выхода усилителя ОУ1. В

интервалах, соответствующих превышению пилообразным напряжением

задающего напряжения, на выходе компаратора формируется сигнал разрешения

подачи управляющих импульсов на тиристор. При наличии данного сигнала

высокочастотные импульсы с выхода мультивибратора МВ через схему совпадения

DD1 поступают на вход импульсного усилителя ИУ1. Последний обеспечивает

усиление управляющих сигналов по мощности и гальваническую развязку системы

управления от силовой части преобразователя. С выхода импульсного усилителя

высокочастотные импульсы подаются на управляющий электрод тиристора VS1.

Аналогично работает симметричная часть ФСУ с той разницей, что пилообразное

напряжение начинает вырабатываться при отрицательном интервале напряжения

сети.

Линейное изменение угла управления получается путем использования в

качестве задающего напряжения напряжения треугольной формы. Оно

симметрично относительно среднего значения пилообразного напряжения. В этом

случае на выходе НПЧ формируется кусочно-синусоидальное напряжение, среднее

значение которого меняется по синусоидальному закону.

Далее на рисунках приведены диаграммы изменения напряжения,

построенными при номинальном значении напряжения управления (рисунки 1-3) и

значении напряжения управления, равном половине номинального напряжения

(рисунки 4-6).

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

Рисунок 1.

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

Рисунок 2.

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

Рисунок 3.