Проектирование коммутационного узла (КУ) проводится для схемы ТКУ, аналогичной схеме, представленной на рис. 4.4. Дополнительно полагаем, что тиристор шунтирован электрической цепью, содержащей последовательно включенный обратный диод VD1 и резистор R1. Эта цепь позволяет нормировать уровень максимального обратного напряжения на при его выключении. Кроме того, коммутирующий тиристор VS2 подключается антипараллельно (встречно параллельно) диоду VD.
Выбрав предварительно тиристоры и , задавшись значением (20 40)В, устанавливают по исходным данным и справочникам необходимый для расчета набор параметров:
– ток нагрузки - ;
– время выключения -
– допустимую скорость нарастания тока для - ;
– значение начального напряжения на коммутирующем конденсаторе - (иногда вместо задаются емкостью ).
В результате проектного расчета определяются:
– индуктивность коммутирующего дросселя – ;
– сопротивление шунтирующего резистора –R1;
– емкость коммутирующего конденсатора – , если было заданно или вычисляется при заданном .
Методика проектного расчета основана на использовании графических зависимостей, приведенных в [12].Табличные данные и аппроксимирующие выражения для этих зависимостей, а также программа автоматизированного проектирования узла принудительной коммутации ТКУ представлены в приложении 1.
Расчет проводится в следующей последовательности.
1. Определяют время, представляемое тиристору для восстановления его запирающих свойств:
,
где – коэффициент запаса (при – , при – ).
2. Вычисляют условные заряды: и .
3. Принимают показатель равным и вычисляют .
4. Вычисляют (если , то принимают ).
5. Определяют или .
6. Вычисляют отношение .
7. По графикам зависимостей определяют .
8. По графикам зависимости определяют .
9. Вычисляют . Если полученное значение отличается от значения, найденного в п. 3 на величину, большую чем заданная погрешность, то расчет по п. п. повторяют, приняв равным среднему из его значений, полученных из п. 3 и п. 9.
10. После выхода из итерационного цикла уточняют .
11. Определяют действительную скорость нарастания тока в .
12. Вычисляют .
13. Определяют .
Далее задаются конструкцией коммутирующего дросселя и рассчитывают его геометрические размеры и обмоточные данные.
В соответствии с заданной циклограммой работы ТКУ уточняют средние максимальные значения токов в тиристорах и диодах, по которым корректируют при необходимости их предварительный выбор. Затем вычисляют потери во всех элементах КУ и выполняют тепловые расчеты.