Дипломная работа: Разработка ветроэнергетической установки

Рисунок 3.2 – Упрощенная схема трехфазного управляемого выпрямителя

Напряжение питающей сети по стандарту на качество электрической энергии может максимально отклоняться от номинала до ±10%. Поэтому необходимо обеспечить номинальное выпрямленное напряжение и при минимально возможном напряжении сети, при этом угол регулирования α в выпрямителе рационально иметь равным нулю. Тогда, учитывая, что Uя.н. = Ud0, имеем:

                                                            (3.1)

полагая, что обмотки трансформатора будут соединены по схеме звезда звезда и коэффициент трансформации входного трансформатора:

                                                                   (3.2)

Среднее значение анодного тока вентиля:

                                                                           (3.3)

Действующее значение анодного тока вентиля:

                                                                 (3.4)

Выбираем тиристор по среднему значению анодного тока с учетом того, что здесь коэффициент амплитуды Ка=2, а рабочее обратное напряжение должно выбираться по формуле:

                                               (3.5)

где – расчетное обратное напряжение, равное амплитуде линейной Э.Д.С. трансформатора при максимальном напряжении питающей сети;

ККП=1,4 – коэффициент, учитывающий наличие коммутационных перенапряжений;

КЗ=1,1 – коэффициент запаса;

Кр=0,8 – коэффициент рекомендуемого соотношения между рабочим и допустимым повторяющимся напряжением на вентиле.

Это тиристор Т132-50, имеющий следующие параметры: динамическое сопротивление в открытом состоянии – Rдин = 4,6 мОм, пороговое напряжение – U0 = 1,03 В, максимально допустимая температура перехода – Тjm =125 оС. [15] Действующее значение вторичного тока трансформатора:

                                                        (3.6)

Действующее значение первичного тока трансформатора:

                                                (3.7)

Расчетная мощность обмоток трансформатора:

                            (3.8)

По справочным данным выбираем трансформатор типа ТСЗ-10/0,38. который имеет следующие параметры:

- номинальная мощность S = 10 кВА;

- номинальная частота f = 50 Гц;

- потери холостого хода Рх.х. = 650 Вт;

-потери короткого замыкания Рк.з. = 250 Вт;

- ток холостого хода Iх.х. = 7,5%;

- напряжение короткого замыкания Uк.з = 3,5%.

Через эти параметры трансформатора определим нужные нам параметры элементов Т-образной схемы замещения трансформатора.

Модуль полного сопротивления короткого замыкания трансформатора:

                                                        (3.9)

Активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к первичной стороне:

                                                         (3.10)

Реактивное сопротивление рассеивания обмоток трансформатора, приведенное к первичной стороне:

                                     (3.11)

Тогда то же сопротивление, приведенное ко вторичным обмоткам трансформатора и называемое уже анодным сопротивлением Ха, будет равно:

                                                               (3.12)

                                                           (2.13)

3.2.1 Проверка вентилей по тепловому режиму

Проверяем тепловой режим выбранного вентиля по усредненной температуре полупроводниковой структуры:

                                                                (3.14)

где  – температура полупроводниковой структуры в стационарном режиме, оС;

 – температура окружающей среды, 40 оС;

 – тепловое сопротивление прибора и охладителя для выбранных условий охлаждения, оС/Вт;

 – мощность потерь в вентиле, Вт;

– максимально допустимая температура полупроводниковой структуры выбранного вентиля, оС.

Определим потери в вентиле:

(3.15)

где U0 =1,03 – пороговое напряжение вентиля, В;

Iа = 13,26 – среднее значение анодного тока вентиля, А;

Кф =  – коэффициент формы анодного тока вентиля;

Rд = 4.6*10-3 – дифференциальное сопротивление вентиля, Ом.

Охладитель выбираем типа О231-80, у которого тепловое сопротивление равно

= 0,2 оС/Вт

Тепловое сопротивление вентиля и охладителя с естественным охлаждением определяется таким образом:

r т = r1 + r2 + r3,                                                                                (3.16)

где r1 – тепловое сопротивление переход-корпус прибора, °С/Вт;

r2 – тепловое сопротивление корпус прибора – контактная поверхность охладителя, °С/Вт;

 r3 – тепловое сопротивление охладитель – окружающая среда, °С/Вт.

Общее тепловое сопротивление равно:

rт = 0,5+0,2+0,85=1,55 °C/Вт                                                                 (3.17)

Тогда температура структуры в стационарном режиме:

Qст = 40 + 1,55 ·16,35 = 65 °C                                                                (3.18)

Максимально допустимая температура структуры приведена в справочнике и составляет = 125 °C. Таким образом, сравнивая расчетную и взятую со справочника температуру приходим к выводу, что тепловой режим вентиля нам подходит.

3.2.2 Ограничение коммутационных перенапряжений

При выключении силовых диодов и тиристоров из-за обрыва обратного тока на индуктивности коммутационного контура возникает ЭДС, которая суммируется с коммутирующей ЭДС. Эта ЭДС обычно называется коммутационным перенапряжением. Для ограничения перенапряжения применяются защитные RC – цепочки, включаемые параллельно полупроводниковым приборам.

Для расчета защитной цепочки необходимо знать амплитуду обратного тока защищаемого вентиля и индуктивность контура коммутации, которая в основном определяется реактивной составляющей сопротивления КЗ анодного трансформатора:

                                                      (3.19)

Амплитуда обратного тока вентиля зависит от величины наполненного заряда и скорости уменьшения анодного тока, которая может быть вычислена по формуле:

                            (3.20)

где  – скорость изменения анодного тока;

 – амплитуда коммутирующей ЭДС;

Lk – индуктивность коммутационного тока вентиля.

Для найденного значения скорости изменения анодного тока по зависимостях, приведенных в справочнике, определяем величины заряда и времени обратного восстановления.

Заряд обратного восстановления:

Время обратного восстановления:

Тогда амплитуда обратного тока вентиля равна:

                                                          (3.21)

Вычисляем сопротивление резистора защитной цепи, равное волновому сопротивлению контура.

                                                 (3.22)

Вычисляем емкость защитной цепочки:

                                                         (3.23)

Выбираем значения: Rд = 150 Ом, Сд = 68 нФ.

Мощность, рассеиваемая в резисторе защитной цепи, определяется энергией, запасенной в элементах колебательного контура при включении и выключении вентиля. Эта мощность вычисляется по формуле:

       (3.24)

Таким образом, выбираем следующие элементы:

1.  Резистор – МЛТ2-0,125-270 Ом10% ОЖО.467.081ТУ;

2.  Конденсатор – КМ 68 нФ-630 В ОЖО.462.141 ТУ.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15