Calculul convertorului cu comutatie fortata

Calculul convertorului cu comutatie fortata

1 Schema desfasurata de forta

2 Calculul rezistentelor suplimentare

Rezistenta sursei curent continuu:

R^%_d = 3,3 – 0,02 N₂ = 26          [%];

R_d = =6086   [Ω

Rezistenta bobinei de netezire a curentului:

R^%_Be = 6 – 0,1 N₂ = 5.8             [%];

R_Be = =12.2   [Ω

Notam:

R = R_Be + R_eN = 222.64  [Ω].

3 Alegerea tiristoarelor principale

I_TAVM  > 1,2 I_eN = 1.255             [A]

Dupa cum se vede din calculul de mai sus, avem nevoie de un tiristor din clasa T3R50-800. Am ales un tiristor rapid care sa poata lucra la frecventa de comutatie a VTC – ului.

Tiristorul ales are urmatoarele date de catalog:

I_TAVM = 3   [A] : curentul mediu in stare de conductie;

U_RRM = 50--800       [V] : tensiunea inversa repetitiva maxima;

t_q = 10 [μs] : timpul de dezamorsare prin comutatia circuitului;

U_TM = 2.5 [V] : tensiunea maxima in stare de conductie;

U_T0 = 1.2                  [V] : tensiunea de prag in stare de conductie

 :viteza critica de crestere a a tensiunii de blocare

Alegem provizoriu dioda: D 3 N 50…800

I_TAVM = 3  [A] : curentul mediu in stare de conductie;

U_RRM = 50…800       [V] : tensiunea inversa repetitiva maxima;

U_F0 =1.1      [V] : tensiunea de prag in stare de conductie

4 Calculul parametrilor dispozitivelor semiconductoare :

2.5 V si 10 A

Se alege rezistenta : 13 mW

R^st_T=V_Tx/I_Tx=38.75 mW

Rezistenta dinamica a diodei:

11.25 m

unde: 1.55 V si 40 A

Rezistenta statica a diodei

R^st_d=U_tx/I_tx=38.75 m

5 Schema echivalenta in CURENT CONTINUU Calculul tensiunii ideale a sursei de CURENT CONTINUU si a duratei nominale de conectare

Schema echivalenta in CURENT CONTINUU

Tensiunea ideala a sursei de CURENT CONTINUU este:

U_d0 = k_d0 (U_eN + (R_Be + n_T R^st_T + R_d) I_eN),

unde k_d0 = (1,08 1,12), iar n_T = 2 este numarul de tiristoare in serie cu sarcina. Prin urmare:

U_d0 = 264.22 [V].

Tensiunea de intrare in VTC:

U_d = U_d0 – R_d I_medN = 257.05   [V].

Tensiunea de iesire din VTC:

U_medN = U_eN + R_Be I_eN = 232.76             [V].

Durata de conectare nominala:

T^*_cN = 0.9

U_tmax>1.2*U_d0=317.06 Tiristorul ales este T3R400

6 Calculul constantei de timp raportata

Calculul se face din conditia limitarii pulsatiei curentului sub (ΔI_d)_max:

ΔI_d)_max = 30% I_eN = 0.314 [A].

0.917   u.r.

Din relatiile de mai sus rezulta ca τ = 0917    u.r.

7 Calculul frecventei in functie de inductivitatea bobinei

Frecventa se calculeaza dupa formula:

unde L^*_Be = L_Be / L_e. In figura urmatoare se poate vedea modul in care variaza frecventa, pentru valori ale lui L^*_Be cuprinse in intervalul [0, 2].

8 Calculul pulsatiei si a limitelor de curent

Se folosesc urmatoarele formule cu conditiile: E = 0 si U_d = U_d0:

: amplitudinea minima a curentului de excitatie;

: amplitudinea maxima a curentului de excitatie;

Δi_e = i_{e max} – i_{e min} : pulsatia curentului.

9 Calculul caracteristicilor externe

Pentru realizarea caracteristicilor , am folosit urmatoarele formule:

U_e = R_e I_e : tensiunea pe excitatie;

U_med = T^*_c U_d : tensiunea la iesire din VTC;

U_d = U_d0 – R_d I_e : tensiunea la intrare in VTC;

T^*_c = [0 , 1] : durata de conectare;

Conform metodei a) de la curba de magnetizare avem:

unde    1.069

k Φ = Φ^* C_N;

k ΔΦ = C_N (Φ^*_max – Φ^*_min),

unde:   Φ^*_max = Φ^*_rem + (Φ^*_sat – Φ^*_rem) tanh(A i^*_{e max}),

Φ^*_min = Φ^*_rem + (Φ^*_sat – Φ^*_rem) tanh(A i^*_{e min}),

i^*_{e max} = i_{e max} / I_eN si i^*_{e min} = i_{e min} / I_eN..

I*e	0	0,11	0,22	0,34	0,45	0,56	0,67	0,78	0,88	0,99	1,10
Ie	0	1,03	2,04	3,06	4,06	5,07	6,06	7,05	8,03	9,01	9,98
Uex	0	12,40	24,74	36,99	49,18	61,30	73,34	85,31	97,22	109,05	120,82
Ud	131,00	130,61	130,22	129,84	129,46	129,08	128,70	128,32	127,95	127,58	127,21
Umed	0	13,06	26,04	38,95	51,78	64,54	77,22	89,82	102,36	114,82	127,21
T*c [u.r]	0	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90	1
Imin	0	0,57	1,22	1,93	2,74	3,63	4,64	5,77	7,02	8,43	10,01
Imax	0	1,58	2,99	4,24	5,37	6,38	7,27	8,08	8,79	9,44	10,01
I	0	1,00	1,77	2,31	2,63	2,74	2,63	2,31	1,77	1,00	0
I*	0	0,11	0,19	0,25	0,29	0,30	0,29	0,25	0,19	0,11	0
K	0,65	3,00	4,18	4,90	5,38	5,72	5,98	6,18	6,35	6,48	6,59
K	0	3,01	7,41	11,33	14,17	15,69	15,75	14,29	11,23	6,50	0
K	0	0,46	1,13	1,73	2,17	2,40	2,41	2,19	1,72	0,99	0
	0,1	0,46	0,64	0,75	0,82	0,88	0,91	0,95	0,97	0,99	1,01

10 Diagramele de tensiuni si curenti in functie de timp

In figura 7 sunt date diagramele de tensiuni si curenti pentru VTC - ul format din chopperul CS₁, dioda D₁ si tiristorul T₄, diagramele pentru al doilea VTC fiind identice.

Diagramele sunt reprezentate pentru trei valori are duratei de conectare, si anume pentru durata de conectare minima, T^*_cm, impusa de turatia maxima (care determina fluxul minim de excitatie si implicit curentul minim de excitatie), pentru durata de conectare nominala, T^*_cN si pentru durata de conectare T^*_c = 0,9, unde apare pulsatia maxima a curentului de excitatie

_A1 – impulsurile de amorsare;

i_B1 – impulsurile de stingere;

i_e – curentul de excitatie;

u_e – tensiunea de excitatie;

i_T1 – curentul prin tiristorul T­₁;

u_T1 – tensiunea pe tiristorul T₁;

i_D1 – curentul prin dioda D₁;

u_D1 – tensiunea pe dioda D₁.

Diagramele de tensiuni si curenti ale variatorului din

cadranul I pentru duratele de conectare T^*_{c N}, T^*_c = 0,9 si T^*_{c m}.