Расчет параметров выпрямительно-инверторного преобразователя, выполненного по шестипульсовой мостовой схеме - файл n1.doc

приобрести
Расчет параметров выпрямительно-инверторного преобразователя, выполненного по шестипульсовой мостовой схеме
скачать (390.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc391kb.20.09.2012 14:45скачать

n1.doc

МПС РФ



ИрГУПС



Кафедра: ЭЖТ


Дисциплина:

“Электронная техника и преобразователи”.

Курсовая работа

Расчет параметров выпрямительно-инверторного преобразователя, выполненного по шестипульсовой мостовой схеме

Выполнил:

ст. гр. ЭНС-06-2

Чуканов В. Г.

Проверил:

Ушаков В.А.

Иркутск 2002 г.

1.Задание.




Трёхфазный мостовой выпрямительно-инверторный преобразова­тель (ВИП) питается от сети с номинальным напряжением Uс=U1л и заданными пределами колебания этого напряжения %Uс. Известна мощность короткого замыкания Sкз, характеризующая реактанс связи точки подключения ВИП и шин бесконечной мощности энер­госистемы.

Заданы следующие параметры и соотношения для ВИП:

Номинальные мощности выпрямителя и инвертора одинаковы S1в=S1и.

С
хема ВИП.



2.Требуется.
Расчитать проектные параметры трансформатора и выбрать его по стандартной шкале мощностей.

Выбрать типы вентилей с воздушным охлаждение для выпрямителя и инвертора и, варьируя класс вентилей К, расчитать параметры вентильных плеч, обеспечивающих номинальный режим и устойчивость к перенапряжениям заданой величины и токам аварийных режимов выпрямителя и инвертора.

Определить наиболее дешёвый комплект вентилей.

Расчитать параметры цепей выравнивания обратных напряжений последовательно соединённых вентилей и выбрать схему выравнивания токов в паралельных ветвях вентильных плеч соответственно для выпрямителя и инвертора. Нарисовать схему вентильного плеча.

Выполнить расчёты и построение внешней характеристики выпрямителя, внешних и ограничительной характеристики инвертора, коэффициентов мощности выпрямителя и инвертора.

Построить временные диаграммы фазных напряжений вентильных обмоток выпрямителя и инвертора с отображением коммутационных процессов, диаграммы токов в этих обмотках, мгновенных значений выпрямленного напряжения и напряжения инвертора, напряжения на одном из вентилей. Построить векторные диаграммы напряжения и первой гармоники сетевого тока для выпрямительного и инверторного напряжений.

При V=0 м/сек


При V=6 м/сек



При V=12 м/сек




Наилучшие технико-экономические показатели выпрямителя для

неуправляемоговентиля типа В2-320, обеспечиваются при скорости охлаждающего воздуха 12 и 6 м/сек. По диаграммам определяем тип неуправляемого вентиля: В2-320, при скорости охлаждающего воздуха 12 м/сек. Стоимость плеча: 502 руб., число вентилей плеча: 12. По таблицам для В2-320 выберем класс и индекс:



СТОИМОСТЬ ПЛЕЧА ВЫПРЯМИТЕЛЯ

ЧИСЛО ВЕНТИЛЕЙ ПЛЕЧА ВЫПРЯ МИТЕЛЯ

Класс

индекс

В2-320




5




12

5




84

6

1

2005




72

7

2

1758




63

8

3

1566




57

9

4

1448




51

10

5

1313




48

11

6

1267




42

12

7

1127




39

13

8

1068




36

14

9

1002




33

16

10

951




30

18

11

894




27

20

12

832




24

22

13

763




21

24

14

688




21

26

15

709




18

28

16

626




18

30

17

644




18

32

18

663




15

34

19

568




15

36

20

582




15

38

21

597




15

40

22

612




12

42

23

502




12

Мин Стоимость плеча

502

Мин число вентилей

12


Для В2-320 класс:42, индекс: 23, стоимость плеча 502 руб., число вентилей 12.

Используя данные таблицы подстановок и построенные на данных таблицы диаграммы, выберем тип и класс неуправляемого вентиля, обеспечивающего наилучшие технико-экономические показатели инвертора при выбранном значении скорости охлаждающего воздуха 12 м/сек:




По диаграммам определяем тип неуправляемого вентиля: выберем инвертор типа Т-500, стоимостью 5108 руб., число вентилей плеча 90. По таблицам для Т-500 выберем класс и индекс:


СТОИМОСТЬ ПЛЕЧА ИНВЕРТОРА

ЧИСЛО ВЕНТИЛЕЙ ПЛЕЧА ИНВЕРТОРА

Класс

индекс

Т-500




Т-500




5108,4

9




9

6

1

9630,867




230

7

2

8672,4




200

8

3

7848,867




175

9

4

7182,597




155

10

5

6695,92




140

11

6

6411,167




130

12

7

6096,64




120

13

8

5752,34




110

14

9

5647,18




105

16

10

5108,4




90

Минимальная стоимость плеча

5108

Минимальное число вентилей плеча

90

Для вентиля Т-500 класс: 16, индекс: 10, стоимость плеча 5108,4 руб., число вентилей плеча 90.

Для выпрямителя:

Тип неуправляемого вентиля: В2-320

Iуд = 7200,0 А

Iо max = 20,0 мА

Uo = 1,1 B

Rд = 0,00078 Ом

Скорость потока охлаждения воздухом V = 12 м/с:

Rт= 0,18 град.С/Вт

(допуст. прев.темп.)=100

= 306


Для инвертора:

Тип управляемого вентиля: Т-500

Iуд = 7700,0 А

Iо max = 50,0 мА

Uo = 1,3 B

Rд = 0,0005 Ом

Скорость потока охлаждения воздухом V = 12 м/с:

Rт= 0,09 град.С/Вт

(допуст. прев.темп.)=85

= 470,8
Параметры ВИП и сети:

U = 6600В

I = 2000А

Кп = Uком/Uвmax

Кп = 1,4

Колебания напряжения сети % от Uc = 14

Номинальное напряжения сети Uc,кВ = 110

Uк% (напр.к.з. трансформ.) = 13

Кнп = Uнп/Uвmax = 2,25

Sкз = 375 мВА

Ки = U/U= 1,25

= arccos(U/U) = 36,9 эл. гр


4. Расчёт проектных параметров трансформатора.

4.1 Выпрямитель
Udo = U/(1-0.5Uк%/100) (1)

где Udн – среднее выпрямленное напряжение при номинальной нагрузке

Uк% - напряжение короткого замыкания преобразовательного трансформатора

Udo = = 7058,8 В

Расчетная мощность выпрямителя.

Pdo = Udo*Idн (2)

где Idн – номинальный ток выпрямителя;

Pdo = (7058,8*1000) /1000= 7058,8 кВт

Действующее значение фазного напряжения вентильной обмотки трансформатора в режиме выпрямления.

U= Udo/2,34 (3)

U= 7058,8/2,34 = 3016,6 B

Действующее значение фазного тока вентильной обмотки трансформатора в режиме выпрямления.

I= 0,816*I(4)

I= 0,816*1000 = 816,5 А

Расчётная мощность вентильной обмотки

S2 = 1,05*Pdо (5)

S2 = 1,05*7058,8 =7411,8 кВА

Коэффициент трансформации преобразовательного трансформатора в выпрямительном режиме.

Ктв = Uc/(1,73*U) (6)

где Uc – номинальное напряжение сети – 10 кВ

Ктв = 10000/(1,73*3016,6) =4,78

I1н = I2в/Kтв 1 (7)

I1н = 816,5/4,78 = 170,6 A

Номинальная мощность сетевой обмотки.

S= 1,05*Pdo (8)

S = 1,05*7058,8 = 7411,8 кВА

Типовая мощность трансформатора.

Sт = S1 = S2 = 1,05*Pdo (9)

Sт = 1,05*7058,8 = 7411,8 кВА

4.2 Инвертор
Номинальный ток инвертора.

Iин = Idн/Kи (10)

где Idн – номинальный ток выпрямителя

Ки-1,25

Iин = 1000/1,25 = 800 А

Действующее значение фазного напряжения вентильной обмотки трансформатора в режиме инвертирования.

U= U*Kи (11)

U= 3016,6*1,25 = 3770,7 В

Действующее значение фазного тока вентильной обмотки трансформатора в режиме инвертирования.

I= I/Kи (12)

I= 816,5/1,25 =653,2 А

Коэффициент трансформации преобразовательного трансформатора в инверторном режиме.

Кти = Kтв/Kи (13)

Кти = 4,78/1,25 = 3,8

I= I/Kти (14)

I =653,2/3,8 = 170 А
5. Расчёт числа параллельно включенных вентилей плеча.
5.1. Выбираем неуправляемый вентиль для выпрямителя: В2-320.

5.2. Выбираем управляемый вентиль для инвертора: Т-500.

5.3. Выпрямитель.
Индуктивное сопротивление фазы трансформатора и сети приведённое к напряжению вентильной обмотки выпрямителя. Расчет числа параллельно включенных вентилей мостовой схемы ВИП

(15)

где Sкз – мощность короткого замыкания на шинах питающей сети

= 0,5363

Активное сопротивление фазы трансформатора и сети приведённое к напряжению вентильной обмотки выпрямителя

(16)

где =0,006*S1н.

= 0,0307

Амплитуда установившегося тока короткого замыкания, протекающего через вентильное плечо выпрямителя

(17)

= 7942

Амплитуда тока аварийного режима выпрямителя

iудв = Куд*Im (18)

где Куд – ударный коэффициент – 1.2

iудв = 1,2*7942 = 9530 A

Число параллельно включенных вентилей в вентильном плече.

По току плеча.

Nпар1 = (I/3)*Кн/Iп (19)

где Кн - 1,15

Nпар1 = (1000/3)*1,15/306 = округляем до 2

Принимаем 2 вентиля.

По iудв.

Nпар2 = Кн*iудв/Iуд (20)

где Iуд – ударный ток вентиля

Nпар2 = 1,15*9530/7700 = округляем до 2

Принимаем 2 вентиля.

По расчётам принимаем максимальное значение параллельных вентилей, а именно – 2.

Выберем максимальное значение:

Nпар.max = 2
5.4 Инвертор
Индуктивное сопротивление фазы трансформатора и сети, приведённое к напряжению вентильной обмотки инвертора

Xаи = Xи)2 (21)

Xаи = 0,5363*1,25 = 0,8380 Ом

Активное сопротивление фазы и сети, приведённое к напряжению вентильной обмотки инвертора

Rаи = Rави)2 (22)

Rаи = 0,0307*(1,25)2 = 0,0480 Ом

Число параллельно включенных вентилей в вентильном плече.

Расчёт по току плеча

Nпар1 = (Iин/3)*Кн/Iп (23)

Nпар1 = (800/3)*1,25/470,8 = округляем до 1

Принимаем – 1.

Xd = 6,28 Ом

Rd = 0,016 Ом

Амплитуда тока аварийного режима выпрямителя

(24)

= 23910 А

Расчёт по току iудп.

Nпар2 = Кн* iудп /Iуд (25)

Nпар2 = 1,15*23910/7700 = 4

Из двух вычислений выбираем число вентилей – 4

Выберем максимальное значение:

Nпар.max = 4


6.Расчёт числа последовательно включенных вентилей.
6.1 Выпрямитель.
Максимальное обратное напряжение, прикладываемое к вентильному плечу. Расчет числа последовательно включенных вентилей мостового ВИП

Uвmax = 1.045*Udo (26)

Uвmax = 1.045*7058,8 = 7376 B

Расчётный класс вентильного плеча

(27)

Kр = 1,4*7376/100 = 104

Введём выбранный нами класс неуправляемых вентилей К для выпрямителя: класс 16, стоимость вентиля 30.

Повторяющееся напряжение

Uп = 100*К

где К – класс неуправляемого вентиля

Uп = 100*16 = 1600 В

Неповторяющееся напряжение

Uнп = 116*К (28)

Uнп = 116*16 = 1776 В

Число последовательно включенных вентилей в вентильном плече

Nпосл1 = Кн(1+Uc%/100)Uвmaxп/Uп (29)

где %Uс – колебания напряжения сети

Nпосл1 = 1,15(1+14/100)*9221*1,4/1600 = округляем до 12

Nпосл2н(1+Uc%/100)Uвmaxнп/Uнп (30)

Nпосл2=1,15(1+14/100)*9221*2,25/1776 = округляем до 18

Nпосл.max = 18

По результатам расчёта получаем 18 последовательно включенных вентилей в плече.

6.2 Расчет стоимости вентильного плеча выпрямителя

Выбранный тип вентиля: В2-320

Общее число вентилей плеча: 90

Стоимость плеча(+10% для нелавинных вентилей): 419,1

Стоимость плеча с охладителями: 5108,4


6.3. Инвертор.

Максимальное обратное напряжение, прикладываемое к вентильному плечу

Uвmax = 4586 B

Расчётный класс вентильного плеча

Kр: 60

Введём выбранный нами класс управляемых вентилей К для инвертора: 16

Повторяющееся напряжение

Uп = 2000 В


Неповторяющееся напряжение

Uнп (для нелавинных) = 2220 В

Число последовательно включенных вентилей в вентильном плече

Nпосл1н(1+Uc%/100)Uвmaxп/Uп (31)

Nпосл1=1,15(1+11/100)*4586*1,3/2000 = округляем до 5

Nпосл2н(1+Uc%/100)Uвmaxнп/Uнп (32)

Nпосл2=1,15(1+11/100)4586*2,4/2220 = округляем до 8

Nпосл.max = 8

Выбираем 8 последовательно включенных вентилей.

МПС РФ ИрГУПС
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации