5.3 Выбор параметров схемы

Обычно нагрузка преобразователя имеет активно-индуктивный характер, причём в некоторых случаях, например, в устройствах индукционного нагрева, с довольно низким коэффициентом мощности. Тем не менее, соотношения, полученные выше, можно использовать для расчёта системы, полагая, что реактивная составляющая тока нагрузки компенсирована соответствующей, дополнительной емкостью [3]. Как правило, исходными данными для расчёта преобразователь является следующие величины:

- действующее значение напряжения на нагрузке;

- действующее значение тока нагрузки;

- коэффициент мощности нагрузки;

- частота выходного напряжения;

- среднее значение напряжения источника питания.

Для согласования выходного напряжения инвертора с требуемым напряжением на нагрузке на выходе преобразователя включен трансформатор, как показано на рис. 5.7. При наличии выходного трансформатора параметры нагрузки можно привести к первичной обмотке трансформатора (при этом при необходимости можно учесть и реактивные сопротивления самого трансформатора).

Пусть коэффициент трансформации определяется как:

(5.21)

где и - действующие значения напряжений на первичной и вторичной обмотках трансформатора, соответственно.

Тогда приведенные к первичной обмотке параметры нагрузки равны и .

Расчётная эквивалентная схема показана на рис.е 5.8.

Таким образом, результирующая емкость, которая должна быть установлена в инверторе равна сумме компенсирующей емкости С2 и коммутирующей емкости С1, рассчитанной по приведенным выше соотношениям. Если в схеме используются защитные реакторы L_s , то их индуктивность должна быть учтена при расчёте индуктивности коммутирующего реактора, так как расчётная индуктивность колебательного контура равна сумме индуктивностей всех реакторов в контуре тока.

Порядок расчёта параметров однофазной мостовой схемы может быть следующий:

1). Определяется активная составляющая тока нагрузки:

2). Вычисляется эквивалентное активное сопротивление нагрузки (для параллельной схемы замещения):

3). Определяется реактивная составляющая тока нагрузки:

4). Вычисляется эквивалентное реактивное сопротивление нагрузки:

5). Определяется действующее значение напряжения на первичной обмотке трансформатора:

6). Вычисляется коэффициент трансформации выходного трансформатора:

7). Рассчитывается активное сопротивление нагрузки, приведенное к первичной обмотке трансформатора:

8). Рассчитывается реактивное сопротивление нагрузки, приведенное к первичной обмотке трансформатора:

9). Определяется емкость компенсирующего конденсатора:

10). Находится волновое сопротивление коммутирующего контура:

11). Вычисляется собственная частота коммутирующего контура:

12). Определяется индуктивность коммутирующего контура:

13). Определяется емкость коммутирующего конденсатора:

14). Вычисляется полная емкость коммутирующего контура:

15). Определяется амплитуда анодного тока тиристора:

16). Определяется среднее значение анодного тока тиристоров:

Среднее значение анодного тока обратных диодов максимально в режиме холостого хода и равно среднему значению анодного тока тиристоров.

17). Амплитуда напряжения между анодом и катодом тиристора зависит от соотношения между и , но в любом случае не может быть больше амплитуды выходного напряжения .

18). Время, предоставляемое для восстановления управляемости тиристоров, определяется по графику, показанному на рисунке 5.6, и для нашего случая равно:

19). Действующее значение тока коммутирующего реактора равно:

20). Среднее значение входного тока инвертора удобно определить из энергетических соображений:

где - кпд инвертора, который приблизительно можно определить по формуле:

где - прямое падение напряжения в тиристоре.

21). Величина емкости входного фильтра определяется допустимой амплитудой пульсаций на входном фильтре (но не менее 10 С_к ):

Приведенные соотношения позволяют произвести выбор комплектующих изделий, после которого можно уточнить рабочие режимы схемы с помощью компьютерного моделирования.