Расчёт мостовых выпрямителей в курсовом проектировании силовых преобразователей Мостовые выпрямители в курсовом проектировании применяются в качестве входных бестрансформаторных выпрямителей сетевого напряжения, питающего большинство преобразователей. Если мощность нагрузки проектируемого преобразователя превышает 2,5 кВт, то, как правило, осуществляется питание от трехфазной сети переменного тока и необходимо в схеме применить трехфазный мостовой выпрямитель. Если мощность нагрузки проектируемого преобразователя меньше 2,5 кВт, то осуществляют питание от однофазной сети переменного тока и в этом случае используют однофазную мостовую схему выпрямления. Однофазная мостовая схема Трёхфазная мостовая схема
Методика расчета трехфазного мостового выпрямителя 2 ) Определяем мощность, которую выпрямитель отдаёт в дальнейшую часть силовой схемы. 1) Определяем средневыпрямленное напряжение Ud на выходе выпрямителя, с учётом диапазона нестабильности сетевого напряжения: где 380 В – линейное напряжение входной сети U AB = U BC = U AC где P н – мощность нагрузки, дана в задании на курсовой проект; КПД – предполагаемый наихудший коэффициент полезного действия силовой части схемы, питаемой данным сетевым выпрямителем, этой величиной на первом этапе выполнения проекта необходимо задаться в диапазоне 0,85 – 0,9.
Возьмём для примера мощность нагрузки равную 10 кВт, и задавшись КПД остальной части силового преобразователя равной 0,9, определим мощность выдаваемую выпрямителем на выходе: 3) Определяем максимальный ток Id на выходе выпрямителя, его значение будет при минимальном напряжении питающей сети, и соответственно при минимальном выходном напряжении на R экв. 4) Определяем средний ток, протекающий в каждом диоде выпрямительного моста: 5) Определяем максимальное обратное напряжение, прикладываемое к каждому из диодов, с частотой 50 Гц, длительность приложенного обратного напряжения в данном случае составляет 4 π /3, если считать период равным 2 π. Обратное напряжение, прикладываемое к диоду в запирающем направлении, в данном случае равно амплитуде линейного сетевого напряжения, с учетом увеличения сетевого напряжения на 10 % (согласно заданию):
На каждом из интервалов проводимости работает одна пара диодов. В данном случае для примера представлена работа диодной пары VD2-VD6, оба открыты и проводят вместе ток в течение интервала π /6, под действием линейного напряжения U АВ. В течение этого же интервала проводимости диоды VD3 и VD5 находятся под обратным напряжением Ud, максимальная величина которого определена в п. 5, и равна 590 В. 6) По найденным значениям прямого тока и обратного напряжения, выбираем из справочника по полупроводниковым приборам подходящий для данных условий работы полупроводниковый диод. Выбирать диод следует с коэффициентом запаса 1,5÷2. Для выбора полупроводниковых и прочих элементов силовых цепей рекомендуется пользоваться электронными справочными ресурсами: http:// www.digikey.ru http:// ru.mouser.com http:// www.elvpr.ru
Выбираем подходящий для данных условий работы диод VS-20ETS08, фирма изготовитель VISHAY. Выбранный диод изготавливается в корпусе ТО-220, с возможностью установки на радиатор.
В паспортных данных на диод находим график зависимости прямого падения напряжения U f на диоде в функции от прямого тока I f, протекающего через него. 7) На данном графике представлены две зависимости, для двух крайних возможных температурных режимов 25 гр. и 150 гр. Выбор проводим для промежуточной температуры 75 гр. По току рассчитанному в п.4 I vd = 8 A определяем, что падение напряжения на диоде будет составлять приблизительно 0,9 В
8) Определяем мощность активных потерь в диоде, показатель определяющий нагрев полупроводникового кристалла диода, и как следствие, его корпуса. Полученная мощность потерь будет выделяться в каждом диоде моста, соответственно суммарная мощность потерь моста составит шестикратную величину Далее необходимо выполнить расчет площади охлаждающего радиатора, на который будут установлены выбранные диоды.
