Курсовой проект - Расчет непосредственного преобразователя частоты

Подождите немного. Документ загружается.

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

Рисунок 4.

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

Рисунок 5.

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

Рисунок 6.

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ВЫБОР ТИРИСТОРОВ

н.м

68.729I

н.м

2 I



Ток нагрузки (максимальный)

48.599I



Ток нагрузки (действующий)

ВА

P 25000P U



Мощность

514.419U

Uн_U2

Напряжение на нагрузке (действующее)

Выходная частота

вых

12.5

Гц

Линейное напряжение (действующее)

660

Линейное напряжение (максимальное)

л.м

2 U

 U

л.м

933.381

Фазное напряжение (действующее)

 U

381.051

Коэффициент выпрямителя

Uн_U2 1.35

v.м

ЗU

л.м

 U

v.м

1400.071

Ток на тиристоре (средний)

2 3

 I

8.1

Коэффициент, учитывающий естественное охлаждение

100



Ток на тиристоре, учитывая естественное

охлаждение (средний)

100

 I

26.999

Фазный ток (действующий)

 I

39.681



Ток нагрузки (максимальный)

н.м

2 I

 I

н.м

68.729

Уравнительный ток (максимальный)

у.м

0.1I

н.м

 I

у.м

6.873

Индуктивность уравнительного реактора

у.м

0.5 U

л.м



314 L

0.5 U

л.м



314 I

у.м



 L 0.216

Гн

Коэффициент запаса по напряжению

ЗU

1.5

Напряжение на тиристоре (максимальное)

Исходя из полученных данных, выбирается тиристор марки Т142-40 со

следующими параметрами:

Iос.мах = 40 А

Iзс = 15 мА

Iвкл = 210 мА

Iу.пр = 2.5 мА

Iуд = 120 мА

Iу.от = 150 мА

Uос.мах = 1.95 В

Uзс.мах = 1300…2000 В

Uу.от = 4 В

dUзс/dt = 50…1000 В/мкс

(dIос/dt)кр = 100 А/мкс

Rт = 0.5 С/Вт

Uпор = 1.25 В

T = -50…+125 C

Класс тиристора по напряжению 15 - 1500 В, по скорости нарастания

напряжения 6 – 500 В/мкс.

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Ток короткого замыкания (действующий)

КЗ

л.м

4.44 f

вых

 L

 I

КЗ

77.769

Коэффициент запаса по току

Зi

1.3

Ток перегрузки (действующий)

КЗ

Зi

 I

101.099

Ток перегрузки (максимальный)

п.м

2 I

 I

п.м

142.976

Далее необходимо выбрать автоматический выключатель. В данном случае

необходимо применить выключатель COMPACTKNS100L c расцепителем STR22SE,

рассчитанного на линейное напряжение 660-690 В и на ток до 100 А. Время

срабатывания выключателя при действующем токе перегрузки 100 А – 0.005 с.

Сравнивая время срабатывания с перегрузочной способностью тиристора, можно

сделать вывод, что тиристор выбран правильно.

РАСЧЕТ RC-ЦЕПЕЙ ТИРИСТОРОВ

Критическое значение скорости нарастания напряжения на тиристоре

du_dt 500

В/мкс

Коэффициент запаса по току

3

Емкость конденсатора (минимальная)

C K

н.м

du_dt

 C 0.412

мкФ

Сопротивление резистора (предварительно)

л.м

Зi



 R 7.102

Ом

Из справочных материалов необходимо выбрать конденсатор и резистор с

ближайшими большими значениями.

Конденсатор: 0.47 мкФ.

Резистор: 10 Ом.

ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА РАБОТЫ

БЛОКОВ УПРАВЛЕНИЯ И РАСЧЕТ ИХ

ЭЛЕМЕНТОВ

ГЕНЕРАТОР ТРЕУГОЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

+Uп

-Uп

вых

+Uп

-Uп

вых

R21

R22

R23

С1

DA1 DA2

Рисунок 7.

Как показано на рисунке 7, генератор треугольного напряжения состоит из

последовательно включенных триггера Шмитта и интегратора.

Интегратор интегрирует имеющееся на выходе триггера Шмитта постоянное

напряжение. Когда выходное напряжение интегратора достигает порога

срабатывания триггера Шмитта, напряжение на выходе триггера Шмитта скачком

меняет свой знак. Вследствие этого напряжение на выходе интегратора начинает

изменяться в противоположную сторону, пока не достигнет другого порога

срабатывания триггера.

Изменяя постоянную интегрирования, можно в широком диапазоне

перестраивать частоту формируемого напряжения. Амплитуда треугольного

напряжения зависит только от установки уровня срабатывания триггера Шмитта.



макс

U U

где U

макс

– граница насыщения операционного усилителя DA1. Период колебаний

равен удвоенному времени, которое необходимо интегратору, чтобы его выходное

напряжение изменилось от –U до +U. Отсюда

R21

T 4 R23 C1

R22

   

Таким образом, частота формируемого напряжения не зависит от уровня

границы насыщения операционного усилителя.

В качестве операционных усилителей выберем усилитель К140УД1408А со

следующими параметрами:

Uп = 4.5…17 В

Uвых = 10 В

Uсм = 2 мВ

Kу = 68 дБ

Kос.сф = 62 дБ

Vuвых = 0.05 В/мкс

Питание ОУ будет осуществляться от источника питания 10 В.

Амплитуду выходного напряжения генератора треугольного напряжения

примем 5KВ, тогда резисторы R21 и R22 подбираем следующими:

R21 10 кОм, R22 20 кОм 

Регулирование (уменьшение) амплитуды выходного сигнала осуществляется

путем изменения (увеличения) сопротивления R22, то есть в качестве

сопротивления R22 целесообразно применить резистор типа СПО-0,15 с границами

регулирования номинального сопротивления от 100 Ом до 1 МОм.

Период изменения задающего напряжения равен

вых

1 1

T 0.08 c

f 12.5

  

. Тогда

C1 0.5 мкФ; R23 80 кОм. 

Изменяя амплитуду выходного сигнала, следует помнить о том, что, уменьшая

её с помощью резистора R22, уменьшается период выходного сигнала.

Следовательно, увеличивая сопротивление R22 необходимо увеличивать

сопротивление R23 пропорционально изменению сопротивления R22, чтобы

отношение R23/R22 оставалось неизменным. То есть в качестве резистора R23

также применен СПО-0,15.

СХЕМА ИНВЕРТИРОВАНИЯ И СДВИГА ЗАДАЮЩЕГО

НАПРЯЖЕНИЯ

+ Uп

-Uп

вых

R30

DA4

R29

+ Uп

-Uп

вых

DA3

R24

R25

R27 R26

+5В

R28

+ Uп

-Uп

вых

DA5

R31

R32

R34 R33

+5В

R35

Рисунок 8.

Для использования полученного треугольного напряжения в качестве

задающего сигнала необходимо чтобы он был симметричен относительно среднего

значения пилообразного напряжения. Следовательно, надо сдвинуть сигнал на

половину амплитуды пилообразного напряжения, то есть на 5 В. Так же для

системы управления понадобится прямой и инвертированный сигналы, то так же

необходимо проинвертировать задающее напряжение (сдвинуть по фазе на 180

На рисунке 8 изображена схема данного блока. В качестве инвертирующего

устройства применен инвертор на операционном усилителе DA4. Для поднятия

задающего сигнала до среднего значения пилообразного напряжения

используются неинвертирующие сумматоры на операционных усилителях DA3 и

DA5.

В инверторе применен операционный усилитель К140УД1408А. Коэффициент

усиления данного блока равен 1, следовательно, резисторы R29, R30 выбираются

одинаковые.

R29 1.5 кОм, R30 1.5 кОм 

В сумматорах применены операционные усилители К140УД1408А.

Чтобы выходное напряжение усилителя определялось выражением

вых вх1 вх2

R28 R28

u u u

R24 R25

 

должно выполняться условие

R27 R28 R28

R26 R24 R25

 

Отсюда

R24 10 кОм, R25 10 кОм, R26 10 кОм, R27 20 кОм, R28 10 кОм    

Аналогично

R31 10 кОм, R32 10 кОм, R33 10 кОм, R34 20 кОм, R35 10 кОм    

Так как среднее значение пилообразного напряжение равно 5 В, то на один из

входов сумматора подается треугольное напряжение, а на другой напряжение +5

В.

Здесь и далее для улучшения АЧХ операционного усилителя вводится

частотная коррекция ОУ с помощью корректирующего конденсатора емкостью 3

пФ.

C2 3 пФ, C3 3 пФ, C4 3 пФ, C5 3 пФ, C6 3 пФ,

C8 3 пФ, C9 3 пФ, C11 3 пФ, C12 3 пФ.

    

   

МУЛЬТИВИБРАТОР

R36

R37

+5В

DA6

Рисунок 9.

Мультивибратор предназначен для формирования высокочастотных

импульсов для открывания тиристоров. Для надежного открывания ключевого

элемента мультивибратор должен подавать на управляющий электрод пачку

импульсов, следовательно, его частота должна превышать частоту выходного

сигнала. Пусть его частота превышает заданную в 256 раз.

В качестве мультивибратора применен программируемый таймер

КР(Ф)1006ВИ1, который представляет собой таймер формирования импульсов