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 Ск и L.
Следовательно, в номинальном режиме для коммутирующей пары тиристоров рабочая частота будет в два раза меньше fк 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 VS1-VS4 при номинальной нагрузке .
Среднее значение токов тиристоров VS1-VS4 при номинальной нагрузке
, .
Максимальное значение тока диода VD при номинальной нагрузке
, .
Среднее значение тока диода VD при номинальной нагрузке
, .
Максимальное значение напряжения на тиристорах VS1-VS4
, .
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.