Расчет силовой схемы тиристорного преобразователя

Введение

 

Тиристорные преобразователи служат для преобразования переменного напряжения или тока в постоянное, постоянного напряжения или тока в переменное. Основными характеристиками ТП являются коэффициент полезного действия, коэффициент мощности и другие энергетические характеристики.

В вентильном электроприводе постоянного тока широкое распространение получили реверсивные преобразователи. 

  В реверсивных тиристорных электроприводах наибольшее распространение получила встречно-паралельная схема соединения вентильных групп, так как она имеет ряд преимуществ перед другими схемами: во-первых, содержит простой двухобмоточный трансформатор, который может быть применен как в реверсивном, так и в нереверсивном электроприводе, и имеет наименьшую типовую мощность по сравнению с трансформаторами в других схемах; во-вторых, может питаться непосредственно от трехфазной сети через анодные токоограничивающие реакторы; в-третьих позволяет унифицировать конструкцию реверсивного и нереверсивного электропривода.

Достоинства полупроводниковых преобразовательных устройств, к которым относится и тиристорные преобразователи постоянного тока, по сравнению с другими преобразователями неоспоримы: они обладают высокими регулировочными характеристиками и энергетическими показателями, имеют малые габариты и массу, просты и надежны в эксплуатации. Кроме преобразования и регулирования тока и напряжения обеспечивается бесконтактная коммутация токов в силовых цепях.

Совершенствование силовых полупроводниковых приборов и оптимальное сочетание их параметров с режимами преобразователя при его проектировании, использование эффективных методов исследования преобразователей способствуют разработке преобразовательных устройств с высокими технико-экономическими показателями.

 

 

Задание

 

I. Расчетная часть

Рассчитать параметры и выбрать элементы тиристорного преобразователя (трансформатор, вентили, сглаживающий дроссель, защитную аппаратуру), привести полную электрическую схему преобразователя с подробным описанием ее работы и назначения всех элементов.

 

II. Графическая часть

В соответствии с параметрами выбранных элементов схемы преобразователя рассчитать и построить:

1.Регулировочные характеристики системы управления ТП:

E _d =f (a), U _d =f (a), a = f (U _У), E _d = f (U _У), где

E _d, U _d – соответственно ЭДС и напряжение на выходных зажимах ТП;

U _У – напряжение управления, подаваемое на входные клеммы ТП;

a - угол регулирования, определяющий момент отпирания вентилей;

2.Внешние характеристики тиристорного преобразователя для следующих значений ЭДС на двигателе: ±E _ДН; ±0.75×E _ДН; ±0.5×E _ДН; ±0.25×E _ДН; E _ДН = 0,

где E _ДН – номинальное значение ЭДС на обмотке якоря двигателя;

3.Границу прерывистого режима работы преобразователя и совмещенные временные диаграммы кривых e _d (u), i×R _Д (u), E _d (u), i (u) для трех случаев (номинальный, граничный и прерывистый токи) при a = const, где u = w_С×t;

4.Зависимость полной мощности и ее составляющих, коэффициента мощности от напряжения или скорости при выпрямленных токах I _d = 0.5×I _ДН и I _d = I _ДН;

5.Временные диаграммы кривой выпрямленной ЭДС на выходе преобразователя при значениях напряжения U _ДН ; 0.5×U _ДН; U _Д = 0 и напряжения на якоре электродвигателя для U _Д = U _ДН при E _Д = E _ДН;

6.Выбрать структурную схему системы управления преобразователем, описать назначение блоков системы управления, и их взаимодействие в структуре, привести временные диаграммы, поясняющие принцип работы СУ ТП.

 

Исходные данные

 

1.Совместно-согласованная схема тиристорного преобразователя с раздельным способом управления его преобразовательными группами (ПГ) /рис.1.1/

2.Основные параметры электродвигателя П-72:

Номинальная частота вращения, n_ном:                  750 об/мин.

Номинальная мощность:                              11 кВт.

Номинальное напряжение, U _dn:                           110 В.

Номинальный ток, I _dn:                                 123 А.

Максимальная частота вращения:               1500 об/мин.

КПД двигателя:                                            81%.

3. Тип нагрузки: обмотка якоря ДПТ.

4. Параметры питающей сети:

Частота питающей сети, Гц:                     f = 50  W_c =  2πf = 314

Напряжение питающей сети, В:                   U _c = 380 В

Предел изменения напряжения в сети ∆U_С , %: ∆U_С = 5%

5. Параметры регулирования:

Колебания напряжения сети ∆U_С , %:               ∆U_С = ± 10%

Допустимая амплитуда пульсации тока якоря, А:

I_{П. ДОП} = (2…10%) %    I _dn, I _dn = 123А, I_{П. ДОП} = 2,46А.

Допустимая величина уравнительного тока, А:

I _УР = 0,1 * I _dn = 12,3А

6. Параметры схемы:

Коэффициент схемы:                                             К_СХ = 2,34.

Число фаз выпремления:                                   m = 3.

Число пульсаций:                                               p = 6.

Рис.1.1. Схема тиристорного преобразователя

Расчет силовой схемы тиристорного преобразователя

 

Выбор всех элементов ТП производится в предположении, что нагрузка на валу электродвигателя не зависит от направления его вращения. В этом случае каждая ПГ в ТП работает совершенно одинаково, следовательно, расчет можно проводить только для одной группы.