,4 А - максимальна амплітуда струму на вході інвертора, А;=tр/T? 0,95 - максимальна шпаруватість ;? ? cos?- Коефіцієнт потужності; (sat) - пряме падіння напруги на IGBT в насиченому стані при Iср і Tj=1250C.
Втрати IGBT при комутації:
, (3)
де tc (on), tc (pff) - тривалість перехідних процесів по ланцюгу колектора IGBT на відкривання tc (on) і закривання tc (pff) транзистора, с (типове значення tc (on)=0,3 - 0, 4 мкс; tc (pff)=0,6 - 0,7 мкс);
Uce - напруга на колекторі IGBT, В (напруга, що комутується, рівна напрузі ланки постійного струму для системи АІН - ШИМ);
fsw - частота комутацій ключів, Гц (частота ШІМ), зазвичай від 5000 до 15000 Гц (приймаємо fsw=104 Гц).
Сумарні втрати IGBT:
PQ=PSS + PSW=43,1 + 55=98,1 Вт
Втрати діода в провідному стані:
, (5)
де Iер=Icр - максимальна амплітуда струму через зворотний діод, А;
Uce=Uf - пряме падіння напруги на діоді (в провідному стані) при Iер, В.
Втрати при відновленні замикаючих властивостей діода:
, (6)
де Irr - амплітуда зворотного струму через діод, А (Irr? Icр);
trr - тривалість імпульсу зворотного струму, з (типове значення 0,2 мкс).
Сумарні втрати діода:
PD=PDS + PDR=57,4 + 0,04=57,44 Вт (7)
Результуючі втрати в IGBT із зворотним діодом:
PT=PQ + PD=98,1 + 57,44=155,54 Вт (8)
Знайдені результуючі втрати є основою для теплового розрахунку інвертора, в ході якого визначаються тип і геометричні розміри необхідного охолоджувача, а також перевіряється тепловий режим роботи кристалів IGBT і зворотного діода.
Тепловий розрахунок інвертора
1) Максимально допустимий перехідний опір охолоджувач - навколишнє середовище Rth (fa), 0C/Вт, в розрахунку на одну пару IGBT/FWD (транзистор/зворотний діод):
, (9)
де Та=45 - 50 0С - температура охолоджуючого повітря;
Тс=90 - 110 0С - температура теплопроводящей пластини;
РТ - сумарна потужність, Вт, розсіює однією парою IGBT/FWD; (cf) - термічний перехідний опір корпус - поверхня теплопроводящей пластини модуля в розрахунку на одну пару IGBT/FWD, 0С/Вт
2) Температура кристала IGBT, 0С, визначається за формулою:
Tja=Tc + PQ? Rth (j-c) q, (10)
де Rth (jc) q - термічний перехідний опір кристал - корпус для IGBT частини модуля, 0C/Вт
При цьому має виконуватися умова Tja lt; 125 0С.
Tja=100 + 98,1? 0,16=116,4 0С lt; 125 0С
3) Температура кристала зворотного діода FWD, 0С:
Tjd=Tc + PD? Rth (j-c) d, (11)
де Rth (jc) d - термічний перехідний опір кристал - корпус для FWD частини модуля, 0С/Вт
При цьому має виконуватися умова Tjd lt; 125 0С.
Tjd=100 + 57,44? 0,18=120,1 0С lt; 125 0С
2. РОЗРАХУНОК Випрямлячі
.1 Розрахунок і вибір випрямляча
2.1.1 Середнє випрямлена напруга
Ud=kс.н? Uл=1,35? 380=513 В (11)
де kс.н - коефіцієнт схеми для номінального навантаження (kс.н=1,35 - для мостової трифазної схеми).
2.1.2 Максимальне значення середнього випрямленого струму:
, (12)
де n - кількість пар IGBT/FWD в инвертор.
2.1.3 Максимальний робочий струм діода
I? m=kcc? Idm=1,045? 109,8=114,7 А (13)
де kсс=1,045 для мостової трифазної схеми при оптимальних параметрах Г-образного LC-фільтра, встановленого на виході випрямляча.
2.1.4 Максимальна зворотна напруга діода
U? m=kз.н? 2? Uл? kс.н? kс +? Un, (14)
де kc? 1,1 - коефіцієнт допустимого підвищення напруги мережі; З.Н? 1,15 - коефіцієнт запасу по напрузі;
? Un? 100 - 150 В - запас на комутаційні викиди напруги в ланці постійного струму.? M=1,2? 1,41? 380? 1,35? 1,2 + 100=1 015 В
2.1.5 Діоди вибираються по постійному робочому струму (не менше I? m) і по класу напруги (не менше U? m/100)
Вибираємо діод типу Д161 - 200 [2, табл. 37.1].
Таблиця 2
Середній прямий струм Iпр.ср., А200Ударний прямий струм Iпр.уд., кА5,5Повторяющійся імпульс зворотної напруги Uобр.max, В300-1600Постоянное зворотна напруга Uобр., В225-1200
. 2 Тепловий розрахунок випрямляча
2.2.1 Розрахунок втрат у випрямлячі для сталого режиму роботи електроприводу (Id=Idm/k1)
, (15)
де kcs=0,577 - для мостової трифазної схеми; - динамічний опір напівпровідникового приладу в провідному стані, Ом; - пряме падіння напруг...
