Курсовая работа: Трехфазный автономный инвертор напряжения

Исходные данные к работе:
Рассчитать трехфазный АИН: U₁= 380/220 (трехфазная сеть); fc = 50 Гц – частота сети; fн = 10 …70 Гц – диапазон частот для выходного напряжения инвертора; Pн = 2 кВт – мощность нагрузки. Коэффициент гармоник kг = 5%.
РЕФЕРАТ
Курсовой проект содержит 34 страниц, 10 рисунок, 22 таблицы, 10 использованных источников и 3 приложения.
ТРЕХФАЗНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Объектом исследования дипломной работы является – автономные инверторы.
Цель работы – проектирование трехфазного автономного инвертора напряжения.
В процессе выполнения работы проводились литературный обзор по теме исследования, проектирование на структурном и функциональном уровне, выбор и обоснование элементов функциональной схемы, моделирование силовой части устройства.
В результате исследования разработана – электрическая функциональная схема трехфазного автономного инвертора напряжения для электропитания устройств радиосвязи.
Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели:

• Мощность АИН 2000 Вт;
• Диапазон рабочих температур – 50…+120ºC;

Эффективность определяется использованием современной электронной базы от ведущих производителей электроники, обладающей высоким уровнем технологичности, компактности, надежности.
Степень внедрения – результаты, полученные в данной работе, могут быть использованы для производства трехфазных АИН.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ4
1 Литературный анализ6
1.1 Анализ вариантов технических решений6
1.2 Подробное описание выбранного схемного решения8
1.2.1 Принципиальная схема силовой части9
1.2.2 Эпюры токов и напряжений, поясняющие принцип работы9
1.2.3 Описание работы схемы10
1.3 Разработка функциональной схемы силового преобразователя13
1.4 Современные требования к данному типу преобразователя14
1.5 Область применения данного преобразователя15
2 Расчетная часть15
2.1 Расчет силовой части силового преобразователя15
2.2 Выбор силовых элементов20
2.3 Расчет входного фильтра21
3 Проектирование системы управления и защиты25
3.1 Разработка функциональной схемы системы управления25
3.2 Выбор платы управления или контроллера27
3.3 Система защиты силового преобразователя27
3.3.1 Защита от токовой перегрузки27
3.3.2 Защита от перенапряжений28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ30
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ31
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Схема электрическая функциональная32
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Силовая часть преобразователя33
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Перечень элементов34



ВВЕДЕНИЕ
Инверторы – устройства, предназначенные для преобразования постоянного тока в переменный с регулируемыми напряжением и частотой. Эти устройства применяются в источниках бесперебойного питания, при индукционном нагреве, для регулирования скорости вращения электродвигателей переменного тока. Наибольшее практическое применение транзисторные автономные инверторы.
Введение систем с управляемыми статическими полупроводниковыми преобразователями энергии - общая тенденция развития современного регулируемого электропривода. С освоением промышленностью выпуска мощных силовых транзисторов и современной микропроцессорной техники создаются условия для разработки преобразователя частоты с высокими технико-экономическими показателями. Частотное регулирование угловой скорости электропривода переменного тока с двигателями с короткозамкнутым ротором находят широкое применение.
Современный этап развития данного вида техники характеризуется существенным повышением технико-экономических показателей преобразователей частоты за счет использования новых полупроводниковых приборов - запирающих GTO-тиристоров и силовых IGBT-транзисторов, микропроцессорных систем управления, прогрессивных конструкторских и схемотехнических решений.
Создаются также специальные асинхронные двигатели, предназначенной для работы в режиме регулирования скорости от преобразователей частоты. Ведущие зарубежные электротехнические фирмы уже освоили производство транзисторных и тиристорных преобразователей частоты для электропривода. Основой таких преобразователей являются, как правило, трехфазные автономные инверторы напряжения с разного рода широтно-импульсным управлением.
Разработка проводится по следующим направлениям: - разработка GTO-тиристоров и быстровосстанавливаемых диодов; разработка IGBT-транзисторов в виде модулей; - разработка специальных малоиндуктивных конденсаторов для защиты инверторов; - разработка специальных фильтровых конденсаторов большой единичной ёмкости для входных цепей инверторов; - разработка новых решений схемотехники в части силовой схемы и системы управления преобразователя; - разработка оптимальных алгоритмов управления и регулирования преобразователя и электропривода; - разработка микропроцессорных систем управления и их программного обеспечения. Создаваемые на базе вышеуказанных элементов и технических решений преобразователи частоты и электроприводы должны отличаться от преобразователей частоты и электроприводов, которые теперь выпускаются более высокими КПД, коэффициентом мощности, лучшими массо-габаритными показателями, регулирующими характеристиками, повышенной надежности.
Целью данного курсового проекта является расчет и проектирование трехфазного автономного инвертора напряжения мощностью 2 кВт.