3. Розрахунок параметрів складових вузлів перетворювача частоти

У курсовій роботі необхідно виконати розрахунок параметрів автономного інвертора напруги. Проектування інвертора складається з розрахунку та вибору силових ключів, а також розрахунку та вибору апаратів захисту. Принципова схема автономного інвертора напруги, який виконується за мостовою схемою приведена на рисунку 2. Фази навантаження асинхронного двигуна з’єднані за схемою “зірка”.

Силові ключі (IGBT модулі) вибирають за напругою та струмом навантаження. Для цього використовують технічні параметри асинхронного двигуна, які приведені в табл. Д1 відповідно до варіанта завдання.

Визначається значення номінального струму статора

, (1)

А

де Р_н, U_н  номінальна потужність та фазна напруга АД, Вт, В;

cos , _н  номінальний коефіцієнт потужності та ККД асинхронного двигуна.

Значення пускового струму

I_П=k_пер·I_1Н, (2)

I_П=2·55,807=111,613 А

де k_пер – коефіцієнт кратності перевантаження перетворювача за струмом.

Найбільша напруга, яка може бути подана на транзисторний ключ, дорівнює напрузі ланки постійного струму

U_dн=3·U_н/ . (3)

U_dн=3·220/ =466,69 V

Середнє значення струму, який споживається інвертором з ланки постійного струму при номінальній частоті АІН дорівнює

(4)

A

де К_вг = 1,1 … 1,2 – коефіцієнт, що враховує вплив вищих гармонік.

Активний R_ен та індуктивний X_ен опори знаходять за схемою заміщення асинхронного двигуна (рис.3).

Визначаються параметри схеми заміщення асинхронного двигуна

R₁=R_б·R₁^’,

R₁=3,942·0.046=0.181 Ω

R₂^’=R_б·R₂^’’,

R₂=3,942·0.028=0.087 Ω

Х₁=R_б·Х₁^’, (5)

X₁=3,942·0.058=0.229 Ω

Х₂^’=R_б·Х₂^’’,

X₂=3,942·0.14=0.473 Ω

X_м=R_б·Х₀.

X_M=3,942·3,7=14,586 Ω

Активним опором контуру намагнічування можна знехтувати через його незначну величину.

Номінальний опір, який розглядається як базовий,

. (6)

Ω

Для номінальної частоти АІН визначається активний та індуктивний опори фази асинхронного двигуна

(7)

Ω

(8)

Ω

де s_н – номінальне ковзання, яке обумовлене відносною різницею кутової швидкості магнітного поля ₀ і кутової швидкості ротора АД _н (табл.Д1).

(9)

До складу модулів входять транзистори та діоди, параметри яких узгодженні з паспортними параметрами модуля, тому немає потреби розраховувати значення окремих елементів.

Середнє значення струму, який проходить через ключ

І_кл = І_dн/m, (10)

І_кл = 73,925/3=26,642 A

де m – кількість фаз перетворювача.

Рекомендується вибирати IGBT модулі фірми SEMIKRON з табл. Д2 на підставі умов

, (11)

де k_пер – коефіцієнт кратності перевантаження перетворювача за струмом (дається в технічному завданні);

I_к, U_ке  каталожні параметри IGBT модулів (таблиця 1)

Схема модуля приведена на рисунку 4.

Таблиця 1. Вибір IGBT модулів фірми SEMIKRON.

Тип приладу	Uке	Ік (Т=25 ºС)	Uкнас (Ік=Ікм,Т=25ºС)	РкМакс	Rтп-к	Uземакс	Схема при-ладу
	В	А	В	Вт	ºС/Вт	В
SIXPACK SKM75GD123D	1200	75	3,0	400	0,3		б

Рисунок 4. Схема IGBT модуля