ШИП. Расчёт нереверсивного широтноимпульсного преобразователя (шип) с узлом параллельной двухступенчатой коммутации
 Скачать 4.73 Mb.
|
|
Расчёт нереверсивного широтно-импульсного преобразователя (ШИП) с узлом параллельной двухступенчатой коммутации. Вариант №3 Таблица 1 Основные параметры двигателей постоянного тока
1. Задание к практической работе Рассчитать параметры и характеристики нереверсивного широтно-импульсного преобразователя (ШИП) с узлом параллельной двухступенчатой коммутации. 1.1 Изобразить схему нереверсивного ШИП с одним тиристорным ключом и цепями коммутации для питания электропривода постоянного тока. Описать принцип действия. 1.2. Рассчитать напряжение питания ШИП (Ud) для заданной нагрузки, принимая максимальное значение скважности γmax=0,92. 1.3. Рассчитать параметры узла принудительной параллельной двухступенчатой коммутации и выбрать все его элементы. 1.4. Определить диапазон регулирования напряжения на нагрузке. 1.5. Рассчитать и построить внешние характеристики ШИП при значениях скважности: γ=0,25; γ=0,5; γ=0,75; γ=0,92, при изменении тока нагрузки от 0 до 1.2∙Iном. Внутреннее сопротивление источника питания принять равным 10% от сопротивления нагрузки равного Rн=Rя+Rдп. 1.6. Рассчитать величину пульсаций тока в нагрузке в режимах непрерывного и прерывистого токов при γ=0,5. Для рассчитанных режимов построить диаграммы напряжений и токов в нагрузке. 1.7. Рассчитать и построить электромеханические и механические характеристики ДПТ при: γ=0,25; γ=0,5; γ=0,75; γ=0,92. 1.8. Построить временные диаграммы напряжений и токов (в цифрах), отражающих работу узла искусственной коммутации при γ=0,5.  Рисунок 1 - Электрическая схема нереверсивного ШИП с узлов параллельной двухступенчатой коммутации Определение значения напряжения источника питания  Расчет параметров узла принудительной параллельной двухступенчатой коммутации и выбор его элементов Тиристор VS1 выбирается исходя из условий  где  – максимальное значение среднего тока тиристора в открытом состоянии; – повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии.Выбираем тиристор Т142-40-10  Таблица 2 Основные параметры рабочего тиристора VS1
Расчетное значение номинальной ёмкости коммутирующего конденсатора Ск  Конденсатор выбирается исходя из условий   Выбираем конденсатор МБГО-2 10мкф 630В Таблица 3 Основные параметры коммутирующего конденсатора Ск
Расчёт коммутирующей индуктивности Lк  Стандартный ряд серийно выпускаемых дросселей достаточно ограничен как по величине индуктивности, так и по рабочему току, поэтому выбирается неунифицированный дроссель, с индуктивностью равной расчетной  Собственная частота колебаний контура LкСк Период собственных колебаний контура LкСк Время перезаряда конденсатора Ск Максимальная частота работы ШИП Рабочая частота ШИП  Расчетное значение среднего тока диода VD1 Уточненное расчетное значение среднего тока тиристора VS1 в открытом состоянии  Выбор диода VD1 Выбранный диод должен удовлетворять трём условиям    Таблица 4 Основные параметры диода VD1
Выбор диода VD0 Данный диод должен удовлетворять следующим условиям   Значение тока  принимается равным Основные параметры диода VD0
Расчёт диапазона регулирования напряжения на нагрузке  Построение внешних характеристик В широтно-импульсном преобразователе возможны три режима работы по току: 1) режим непрерывного тока. 2) граничный режим. 3) режим прерывистых токов. В режиме непрерывного тока (без учёта падения напряжения на открытом ключе) внешняя характеристика ШИП описывается следующим уравнением  В этом режиме длительность протекания тока  должно удовлетворять неравенству .Далее рассчитываются значения напряжений Uшип.пр и токов Iн.пр в этом режиме   Расчёт пульсаций тока в нагрузке Расчёт пульсаций тока в нагрузке в режиме непрерывного тока при γ=0,5 Расчет пульсаций тока в данном режиме производится для значения ЭДС равного  Максимальное и минимальное значения тока в нагрузке  Среднее значение тока в нагрузке в режиме непрерывного тока  Размах пульсаций тока  Пульсации тока в нагрузке  Расчёт пульсаций тока в нагрузке в режиме прерывистого тока и скважности γ=0,5  Максимальное значение тока в нагрузке в режиме прерывистого тока  Длительность протекания тока в данном случае  Среднее значение тока в нагрузке в режиме прерывистого тока  Пульсации тока в нагрузке   Расчет и построение электромеханических (скоростных) и механических характеристик ДПТ при γ=0,25; γ=0,5; γ=0,75; γ=0,92 Расчёт и построение скоростных характеристик. Скоростная характеристика ДПТ (зависимость угловой скорости ω от тока нагрузки Iн) описывается уравнением   Вид скоростных характеристик ДПТ Расчёт и построение механических характеристик   Механические характеристики ДПТ Временные диаграммы напряжений и токов, отражающие работу узла искусственной коммутации, строятся после расчета значений напряжений и токов в элементах схемы ШИП при скважности работы управляемого ключа γ=0,5  Перезаряд конденсатора продлится полпериода собственных колебаний и закончится за время  В момент времени напряжение на конденсаторе станет равным  и это напряжение сохраняется, поскольку диод VD1 будет закрыт обратным напряжением. Суммарная ЭДС, действующая в контуре перезаряда Произойдет это в момент времени  При этом конденсатор заряжается до исходного состояния, т.е.  .Тиристор VS1 и конденсатор СК на интервале времени  соединены параллельно. При этом на участке  напряжение, прикладываемое к тиристору VS1, будет обратным. где  – ЭДС якоря при γ=0,5 Значение тока нагрузки в произвольный момент времени можно рассчитать по следующим выражениям: – на интервале нарастания тока – на интервале спада тока  В данных выражениях отсчет времени t производится от начала периода работы ключа (момент времени t0). |