Расчёт инвертора напряжения на IGBT транзисторах
Максимальный ток, проходящий через транзисторные IGBT ключи инвертора, определяется из выражения: (А) (2.5) (А) Где, – номинальная скорректированная мощность двигателя, (кВт); kI = (1,2–1,5) – коэффициент допустимой кратковременной перегрузки по току, необходимой для обеспечения динамики электропривода; k2 = (1,1–1,2) – коэффициент допустимой мгновенной пульсации тока; ηпэд – номинальный КПД двигателя; Uл – линейное напряжение двигателя, (В). Выпрямленное среднее напряжение: (В) (2.6) (В) Где, Ксн = 1,35 для мостовой трехфазной схемы. Тип транзистора выбираем по справочнику с постоянным током IC ≥ IC.МАКС и постоянным напряжением UСЕS ≥ Ud. Выбираем модуль IGBT фирмы Mitsubishi третьего поколения CM300DY-12H с параметрами, приведенными в таблице.№7. Таблица №7
Примечание: UCES – максимальное напряжение коллектор-эмиттер; IC – максимальный ток коллектора; PC – максимальная рассеиваемая мощность; UCE(sat) – напряжение коллектор-эмиттер во включенном состоянии; Cies – входная емкость; Cоes – выходная емкость; Cres – емкость обратной связи (проходная); td(on) – время задержки включения; tr – время нарастания; td(off) - время задержки выключения; tf – время спада; Uf – прямое падение напряжения на обратном диоде транзистора; trr – время восстановления обратного диода при выключении; Rth(c-f) – тепловое сопротивление корпус-охладитель; Rth(j-f) – тепловое сопротивление переход-корпус.
Потери в IGBT в проводящем состоянии (Вт) (2.7) Где, (А) (2.8) (В)т Где, Iср = Iс.макс/k1 – максимальная величина амплитуды тока на входе инвертора; D = (tp/T) – максимальная скважность, принимается равной 0,95; cos θ – коэффициент мощности, примерно равный cosφ; Uce(sat) – прямое падение напряжения на IGBT в насыщенном состоянии при Iср и Тj=125ºС (типовое значение 2,1–2,2 В). Потери IGBT при коммутации (Вт) (2.9) Где, с с (Вт) Где, tc(on), tc(off) – продолжительность переходных процессов по цепи коллектора IGBT соответственно на открывание и закрывание транзистора, с; tf - Ucc – напряжение на коллекторе IGBT (коммутируемое напряжение, равное напряжению звена постоянного тока для системы АИН–ШИМ), В; fsw – частота коммутаций ключей (частота ШИМ), обычно от 5000 до 15000Гц. Суммарные потери IGBT (Вт) (2.10) (Вт) Потери диода в проводящем состоянии (Вт) (2.11) (Вт) Где, – максимальная амплитуда тока, через обратный диод, А; Uec – прямое падение напряжения на диоде (в проводящем состоянии) при Iep, B. Потери восстановления запирающих свойств диода (Вт) (2.12) (Вт) Где, Irr. – амплитуда обратного тока через диод (равная Icp), A; trr – продолжительность импульса обратного тока, с (типовое значение 0,2 мкс). Суммарные потери диода (Вт) (2.13) (Вт) Результирующие потери в IGBT с обратным диодом определяются по формуле (Вт) (2.14) (Вт) Максимальное допустимое переходное сопротивление охладитель - окружающая среда °C/Вт, в расчете на пару IGBT/FWD (транзистор/обратный диод) (град.Цельсия/Вт) (2.15) 0С/Вт 0С/Вт Где, Та – температура охлаждающего воздуха, 45–50 °С; ТС – температура теплопроводящей пластины, 90–110 °С; РТ – суммарная рассеиваемая мощность, Вт, одной парой IGBT/FWD, Rth(c-f) – термическое переходное сопротивление корпус–поверхность теплопроводящей пластины модуля в расчете на одну пару IGBT/FWD, °С/Вт. Температура кристалла IGBT определяется по формуле (Град.цельсия) (2.16) 0С Где, Rth(j-c)q – термическое переходное сопротивление кристалл–корпус для IGBT части модуля. При этом должно выполняться неравенство Tja ≤ 125 0C. Неравенство выполняется, так как 117,7512ºС<125ºС. Температура кристалла обратного диода FWD (град.Цельсия) (2.17) 0С Где, Rth(j-c)d – термическое переходное сопротивление кристалл–корпус для FWD части модуля. Должно выполняться неравенство Тjd ≤ 125 0C. Неравенство выполняется, так как 112,48ºС<125ºС. Выбираем радиатор серии BF с воздушным обдувом со скоростью 5 м/с. Тип радиатора – 01 с габаритами: ширина (В) – 30,5мм, толщина подложки (D) – 8,5мм, количество рёбер – 8, толщина рёбер – 0,8мм, расстояние между ребер – 3,5 мм,
Расчет выпрямителя Максимальное значение среднего выпрямленного тока (А) (2.18) (А) Где, n – количество пар IGBT/FWD в инверторе. Максимальный рабочий ток диода (А) (2.19) (А) Где, при оптимальных параметрах Г-образного LС-фильтра, установленного на выходе выпрямителя, kcc =1,045 для мостовой трехфазной схемы; kcc = 1,57 для мостовой однофазной схемы. Максимальное обратное напряжение вентиля (для мостовых схем) (В) (2.20) (В) Где, kc ≥ 1,1– коэффициент допустимого повышения напряжения сети; k3H – коэффициент запаса по напряжению (>1,15); ΔUн – запас на коммутационные выбросы напряжения в звене постоянного тока (≈100–150 В). Вентили выбираются по постоянному рабочему току и по классу напряжения. Выбираем диодный модуль RM250DZ-24 со средним прямым током IFAV = 250 А и импульсным повторяющимся обратным напряжением URRM = 1200 В. Нам потребуется три таких вентиля. Из трех диодных модулей реализуется мостовая схема трехфазного выпрямителя, изображённая на рисунке 11.
Рис. 11 Схема мостовая трёхфазного выпрямителя а – схема выпрямителя; б – диодный модуль. Значения, по которым выбираем вентили 170,8 А; 1067,7 В. Табличные значения выбранных вентилей: IFAV = 250 А, URRM = 1200 В. Расчет потерь в выпрямителе для установившегося режима работы электропривода при : (Вт) (2.21) (Вт) Где, kcs = 0,577 для мостовой трехфазной схемы; Ron – динамическое сопротивление в проводящем состоянии вентиля; Uj – прямое падение напряжения на вентиле при токе 50 мА (Uj+ RonIdm/k1) – составляет около 1 В для диода или 1,3 В для тиристора; mv – число вентилей в схеме. Максимальное допустимое переходное сопротивление охладитель-окружающая среда в расчете на выпрямитель (Град.цельсия/Вт) (2.22) ºС/Вт Где, Rth(c-f) – термическое переходное сопротивление корпус–поверхность теплопроводящей пластины модуля. Температура кристалла (Град.цельсия) (2.23) ºС Где, Rth(j-c)DV – термическое переходное сопротивление кристалл–корпус для одного вентиля модуля; nD – количество вентилей в модуле. Необходимо, чтобы выполнялось неравенство TjDV ≤ 140ºС. Неравенство выполняется, так как 105,1ºС<140ºС.
Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2520)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |