Расчет силовой части тиристорного регулятора

 

Расчет проводится на базе конкретного примера в соответствии с методикой, изложенной в [9]. Исходными данными для расчета являются:

– номинальное среднее значение выходного напряжения;

– номинальная мощность нагрузки;

, – диапазон изменения входного напряжения;

– коэффициент пульсации напряжения на нагрузке.

Для рассматриваемого ниже примера полагаем:

, , , , .

В связи с тем, что в приложении 4 приводится программа расчета в системе MathCad, то при записи расчетных формул сохранена форма, аналогичная используемой в этой системе.

Электрическая схема силовой части тиристорного регулятора с дозированной передачей энергии в нагрузку приведена на рис. 5.6.

Рис. 5.6

При использовании унифицированных низкочастотных тиристоров общего назначения максимальная частота коммутаций обычно не превышает . Для высокочастотных и быстродействующих тиристоров частотный диапазон расширяется до 10 кГц. Принимаем .

С учетом принятого значения емкость коммутирующего конденсатора рассчитывается по формуле:

, .

Напряжение на коммутирующем конденсаторе при этом будет равно

, .

Для полученных значений напряжения и емкости выбираем в качестве конденсаторы типа К72-9-200В-2.2мкФ в количестве 17шт. При этом суммарная емкость группы конденсаторов будет равна .

Полагаем, что в качестве ключей будут использованы тиристоры, у которых время восстановления запирающих свойств не превышает .

Принимая коэффициент запаса для минимального времени восстановления , определим значение индуктивности реактора

, ^.

Для нормальной работы регулятора необходимо обеспечить прерывистый ток в коммутирующем контуре. В режиме прерывистого тока должно выполняться неравенство

Значение правой части равенства, равное , меньше чем , следовательно, условие прерывистого тока в реакторе выполняется. Если оно нарушается, то необходимо изменить значение и провести перерасчет значений С _к и L.

Следовательно, в номинальном режиме для коммутирующей пары тиристоров рабочая частота будет в два раза меньше f _{к н}=500 Гц.

Максимальное значение тока реактора найдем из следующего соотношения

, .

При этом действующее и среднее значения тока реактора при номинальном режиме могут быть с достаточной для практики точностью определены из следующих приближенных соотношений:

– действующее значение

, ^.

 

– среднее значение тока реактора при номинальном режиме

, ^.

Максимальное значение напряжения на реакторе

, ^.

Для выбора полупроводниковых приборов определим максимальные и средние значения токов тиристоров и диода, а также максимальные напряжения, возникающие на них.

Максимальное значение токов тиристоров VS 1- VS 4 при номинальной нагрузке .

Среднее значение токов тиристоров VS 1- VS 4 при номинальной нагрузке

, .

Максимальное значение тока диода VD при номинальной нагрузке

, .

Среднее значение тока диода VD при номинальной нагрузке

, .

Максимальное значение напряжения на тиристорах VS 1- VS 4

, .

Максимальное значение напряжения на диоде VD

, .

С учетом рассчитанных токов и напряжений выбираются по методике, изложенной в разделах 2, полупроводниковые приборы, и определяется их тепловой режим. Конструктивные обмоточные данные реактора рассчитываются по методике, приведенной в разделе 4.1.4.