Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

I_d – среднее значение тока нагрузки, в расчётах берётся наибольшее значение тока нагрузки (при α = α_мин), т.е. I_d = I_dн.

I₂ = 1,1 * √(2/3)* 75 = 67 А.

I₃ = 2√2 * 300 mA = 850 mА.

3. Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора

I = K_i * K_t1 * I_d / K_тр ,

где K_t1 - коэффициент схемы, определяющий соотношение между выпрямленным током и переменным током первичной обмотки трансформатора;

K_тр – коэффициент трансформации трансформатора ;

K_тр = U₁ / U₂;

U₂ – фазное напряжение первичной обмотки трансформатора.

I = 1,1 * √(2/3) * 75 / 1,5 = 44,6 А.

4. Расчётная типовая мощность трансформатора

S_ТР = K_T * U_d * I_d ,

где K_T – коэффициент схемы.

S_ТР = 1,05 * 250 * 75 = 19687,5 вт.

Выбор вентилей

1. Среднее значение тока вентиля

I_в = K _тв * I_d

где K_TB - коэффициент схемы.

I_в = 1/3 * 75 = 25 А.

2. Классификационное значение предельного тока вентиля при заданном типе охладителя, указываемое в каталогах, определяется по формуле

I_n0 = K_эт * I_в

где К_эт - коэффициент запаса по току, выбираемый исходя из надежности работы вентиля и с учетом пусковых токов.

I_n0 = 1,25 * 25 = 31,25 А.

3. Максимальная величина обратного напряжения, прикладываемого к вентилю, определяется по формуле

U_ВМ = U₂ * K_НВ ,

где К_НВ - коэффициент схемы ;

UВМ = 148 * √6 = 363 В.

Повторяющееся напряжение, определяющее класс вентиля, выбирается с запасом :

U_П ≥ U_ВМ / K_зн ,

где К_зн - коэффициент запаса по напряжению.

U_П ≥ 363/ 0,8 = 453 В

Выберем по справочнику прибор со следующими параметрами:

• Тип прибора – ТО132-40-6

• Максимально допустимый действующий ток в открытом состоянии – 40 А.

• Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии: наибольшее мгновенное значение напряжения в закрытом состоянии, прикладываемое к тиристору, включая только повторяющиеся переходные напряжения – 600 В.

• Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии: наибольший ток в открытом состоянии, протекание которого вызывает превышение максимально допустимой температуры перехода, но воздействие которого за время службы тиристора предполагается редким, с ограниченным числом повторений – 750 А.

• Отпирающий постоянный ток управления: наименьший постоянный ток управления, необходимый для включения тиристора – 150 мА.

• Отпирающее импульсное напряжение управления – 2,5 В.

• пороговое напряжение (напряжение отсечки) - 1,15 В.

• динамическое (дифференциальное) сопротивление прямой вольтамперной характеристики вентиля в открытом состоянии - 6 Ом.

• общее установившееся тепловое сопротивление - 0,3 °С/Вт

Расчет температуры нагрева вентиля

1 Температура полупроводниковой структуры Т_р„_п зависит от мощности потерь , образующихся в полупроводниковой структуре.

В нормальных режимах работы на частотах не более 200Гц потери в основном обусловлены протеканием прямого тока прибора. Эти потери составляют 95+98 % от полных потерь в приборе и определяются выражением

ΔP = U₀ * I_B + R_д * K_ф² * I_B²,

где U₀ - пороговое напряжение (напряжение отсечки), В;

I_B - среднее за период значение прямого тока вентиля. А;

R_д - динамическое (дифференциальное) сопротивление прямой вольт-амперной характеристики вентиля в открытом состоянии , Ом ;

Кф = I_эф / I_B - коэффициент формы тока , протекающего через прибор;

I_эф и I_B - среднее по модулю и эффективное значение прямого тока, протекающего через вентиль .

В этом случае дополнительными потерями обычно пренебрегают .

ΔP = 1,15 * 25 = 28,75 Вт.

2 Эквивалентная температура полупроводниковой структуры определяется выражением

T_p-n = T_c + ΔP * R_T

где Т_с - температура окружающей среды (или охлаждающего агента при принудительном охлаждении) , °С;

R_T - общее установившееся тепловое сопротивление,

(зависит от типа охладителя и интенсивности охлаждения), °С/Вт.

T_p-n = 60 + 28,75 * 0,3 = 69°

выполняться условие нормальной работы прибора

Т_р-п ≤ [ Т_р-п ]

69° ≤ 125°

Регулировочная характеристика преобразователя

Регулировочная характеристика преобразователя представляет собой зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла открывания вентилей а. Вид регулировочной характеристики определяется типом нагрузки (индуктивная или активная) и схемой силовой части преобразователя .

В идеальном преобразователе при чисто индуктивной нагрузке (L_н = ∞) изменение напряжения нагрузки от максимального значения U_do до нуля происходит при изменении угла открывания тиристоров в пределах от нуля до 90 эл. град, Теоретическая регулировочная характеристика таких преобразователей описывается уравнением ~

U_da=U_do*cosα,

где Udo — среднее значение выпрямленного напряжения при α=0.

При реальной активно-индуктивной нагрузке (L_Н≠α ) в таких преобразователях, если α > 90 эл. град., наступает режим прерывистого тока и средние значения тока и напряжения нагрузки не равны нулю.

При чисто активной нагрузке (L_Н = 0) диапазон регулирования угла открывания вентилей и вид регулировочной характеристики преобразователя меняются.

Теоретическая регулировочная характеристика при чисто активной нагрузке описывается уравнениями:

для трехфазной мостовой схемы

U_da = U_do*cos α при 0°< α <60°;

U_da = U_do*[ l+cos(60⁰ + α)] при 60°< α < 120.

Регулировочная характеристика

U_ф

U_a

U_b

U_c

t₁

t₂

t₃

120 ^о

Uу₁

Uу₂

Uу₃

120 ^о

V_S1

V_S2

V_S3

V_S1

V_S1

V_S2

V_S3

V_S1

Uу₄

Uу₅

Uу₆

U_d

i_d

 < 30

 > 30

Расчёт системы управления тиристорами

Выберем по справочнику прибор со следующими параметрами:

• Тип прибора – КТ616А

• Максимальная рассеиваемая мощность коллектора – 0,3 вт.

• Максимальное напряжение коллектор-эмиттер - 20 В.

• Максимальное напряжение коллектор-база - 20 В.

• Максимальное напряжение эмиттер-база - 4 В.

• Максимальный постоянный ток коллектора - 400 мА.

• Максимальный импульсный ток коллектора - 600 мА.

• Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером - 40

• Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при постоянном токе базы - 0,6 В.

• Граничная частота коэффициента передачи тока - 100 МГц.

Минимальное напряжение на коллекторе транзистора снижается до значения

U_к.мин = U_д.см + U_ке.нас

U_к.мин = 0,7 + 0,6 = 1,3 В.

Значение резистора, задающего ток управления тиристором, определим по формуле

Rx2 = (U_п - U_к.мин) / I_у

Rx2 = (10 – 1,3) / 200 мА = 40 Ом.

Для обеспечения ключевого режима работы транзистора минимальный ток базы определим по формуле

I_Б > I_К / β

I_Б > 200 мА / 70 = 2,9 мА.

Rx4 – резистор, задающий начальный ток на диоде смещения

Rx4 = U_п / I_д

Rx4 = 10 / 0,01 = 1 кОм.

Rx3 – резистор, обеспечивающий быстрое рассасывание электронов в базе транзистора

Rx3 = U_см / I_КБ0

Rx3 = 2 / 0,1 мА = 20 кОм.

Максимальное значение резистора, ограничивающего ток управляющего импульса, поступающего на базу по формуле

Rx1 < R2 / 10

Rx1 < 20 / 10 = 2 кОм.

Выходная нагрузочная способность микроконтроллера ограничивает минимальное значение резистора, ограничивающего ток управляющего импульса, поступающего на базу, рассчитываемое по формуле

Rx1 > U / I

Rx1 > 5 / 20 мА = 250 Ом.

Значение резистора, удовлетворяющее обоим условиям выберем равным 1 кОм.

Длину управляющих импульсов определим по формуле

t_и ≥ t_вкл=100 мкс.

Расчёт параметров компонентов схем питания.

Подберём диод VD1 по максимальному току, прямому току > 800 мА.

Выберем по справочнику прибор со следующими параметрами:

• Тип прибора – Д302

• Среднее за период значение прямого тока диода - 1 А.

• Прямое обратное напряжение диода - 200 В.

• Значение максимально допустимой частоты - 5 кГц.

Определим ёмкость Фильтрующего конденсатора С1 по длине периода RC – фильтра

5 /RC < f

5/ (20 * 6300 мкФ) < 50 Гц

Выберем электролитический конденсатор: 6300 мкФ x 16 В.

Питание для контроллера построим на стабилизаторе КР142ЕН5А и конденсаторах С4 : 0,1 и С5 100x10.

Выбор микроконтроллера и расчёт параметров его периферийных устройств

Требования, предъявляемые к микроконтроллеру:

• Наличие внутренней памяти программ и ОЗУ.

• Наличие EEPROM (Электрически перепрограммируемая память) – для хранения при отключении питания введённых значений уровня регулируемого напряжения и режима работы;

• Наличие сторожевого таймера для обеспечения гарантированно надёжной работы микроконтроллера.

• Наличие внутрисхемно реализованного АЦП.

• Наличие USART приёмо-передатчика для возможности управления и контроля на расстоянии или с помощью компьютера.

Для решения этой задачи наиболее подходящим является микроконтроллер PIC16F873 фирмы Microchip со следующими параметрами:

• 35 команд;

• все команды выполняются за 1 цикл (20 нс при 20 Мгц), кроме команд перехода, выполняющихся за 2 цикла

• тактовая частота 0 ... 20 МГц, цикл команды от 20 нс;

• Флеш память программ 4х14 Кбайта

• аппаратные прерывания от 13 источников;

• 8-уровневый аппаратный стек;

• прямой, непосредственный, косвенный и относительный режимы адресации

• 3 таймер/счётчик с предварительным делителем.

• Встроенное электрически перепрограммируемое ПЗУ данных 128 бит – типовое число циклов перезаписи – 1000000

• Схема запуска по включению питания

• Таймер запуска генератора

• Сторожевой таймер с отдельным встроенным RC-генератором

• Бит защиты считывания памяти программ

• Режим пониженного энергопотребления

• Программируемый выбор генератора

• Внутрисхемное программирование через 2 вывода

• Микропотребляющая высокоскоростная КМОП технология

• Полностью статическое устройство

• Широкий диапазон питания: 2.0...6.0 В

• Высокотоковые входы-выходы 25 мА

• Низкое энергопотребление: <2 мА (5 В, 4 МГц), 15 мкА типовой (2 В, 32 кГц), < мкА типовой в режиме пониженного энергопотребления при 2 В

• Модуль компаратора/накопителя/ШИМ

• Последовательные порты SPI / I²C / USART

• A/D преобразователь (10 разрядов) 5 каналов

Наминал резисторов R4 – R11, задающих ток через сегменты равным 2,5 мА

Характеристики

Список файлов реферата