Курсовая / MU_po_KP_SE
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Кубанский государственный технологический университет
Кафедра электротехники и электрических машин
СИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов очной формы обучения направления 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Краснодар
2015
1
Составители: к.т.н, ст. преп. Н.В. Ладенко; д.т.н, проф. А.Н. Плахотнюк.
Силовая электроника: методические указания по выполнению курсового проекта для студентов очной формы обучения направления 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / Сост.: Н.В. Ладенко, А.Н. Плахотнюк. - Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. электротехники и электрических машин. – Краснодар: Изд. КубГТУ: 2015.- 37 с.
Предназначены для студентов очной формы обучения, выполняющих курсовой проект по расчѐту инвертора общепромышленного применения. В диапазоне мощностей 0,2 – 200 кВт.
Ил. 9. Табл. 3. Библиогр.: 5 назв.
Рецензенты:
к. т. н , доц. кафедры ЭТ и ЭМ КубГТУ Т. В. Зеленская; главный инженер ООО «Энергетическая компания» к.т.н. Е.В. Кочарян.
2
Содержание
|
Введение………………………………………………………… |
4 |
1 |
Структура и содержание курсового проекта………….……… |
5 |
1.1 |
Задание на курсовое проектирование..……………………..…. |
5 |
1.2 |
Общая структура курсового проекта………..…………….….. |
5 |
2 |
Указания по выполнению курсового проекта……….……….. |
6 |
2.1 |
Задание на курсовой проект…………..………………….….… |
6 |
2.2 |
Требования к выполнению курсового проекта…….………… |
6 |
3 |
Пример расчѐта силовой части…..….……………………..…. |
9 |
4 |
Пример расчѐта системы управления………………………… |
22 |
5 |
УИРС и НИРС в курсовом проекте…………………………… |
31 |
|
Заключение……………………………………………………… |
33 |
|
Список литературы …………………………………………. |
34 |
|
Приложение А (обязательное) Форма титульного листа |
|
|
курсового проекта…………………………..…………………... |
35 |
|
Приложение Б (обязательное) Форма задания на курсовое |
|
|
проектирование ….…………………………………………….. |
36 |
|
Приложение В (справочное) Перечень замечаний |
|
|
нормоконтролера по курсовому проекту….….…………….. |
37 |
3
ВВЕДЕНИЕ
Трѐхфазные инверторы в настоящее время являются одним из наиболее распространенных типов инверторов. Конструкции инверторов постоянно развиваются и совершенствуются. В настоящее время внедрены в производство серии ТПТР, спроектированные в 70-80-х годах.
В настоящее время в виду развития силовой электроники совершенствуется не только элементная база, но и схемные решения. Одним из наиболее перспективных путей развития преобразовательной техники, также представляется разработка новых алгоритмов работы. В перспективе преобразовательная техника данного класса будет выпускаться малыми сериями с точно заданными параметрами под конкретного потребителя.
Целью данных методических указаний является расчет и конструирование трѐхфазного автономного инвертора напряжения с использованием классических подходов к проектированию.
Каждому студенту может быть предложена конструкторская разработка определенного узла инвертора, оптимизация тех или иных выходных параметров в зависимости от задания и результатов расчета.
При работе с данными методическими указаниями предполагается наличие знаний и навыков по программированию на ЭВМ, знание курсов «Силовая электроника», «Информационно-измерительная техника и электроника» и «Теоретические основы электротехники».
4
1 Структура и содержание курсового проекта
1.1Задание на курсовое проектирование
Проект выполняется по заданию на курсовое проектирование (приложение Б).
В него включаются следующие разделы расчета инвертора:
расчѐт главных параметров силового канала преобразователя;
выбор принципиальной электрической схемы силового канала электропривода;
выбор элементной базы силового канала электропривода;
выбор алгоритма работы системы управления инвертором;
выбор принципиальной электрической схемы управления инвертором;
выбор элементной базы схемы управления инвертором;
выбор задающего генератора;
выбор распределителя импульса;
выбор промежуточных усилителей мощности;
выбор выходных усилителей мощности;
выбор и расчѐт блока питания схемы управления.
1.2Общая структура курсового проекта
Общая структура проекта включает следующие разделы:
1.Курсовой проект состоит из текстовой (пояснительной записки) и графических частей.
2.Пояснительная записка (ПЗ) курсового проекта должна содержать 30-50 страниц текста на листах формата А4 по ГОСТ 2.301.
Пояснительная записка содержит следующие структурные элементы:
титульный лист (приложение А);
задание на проектирование (приложение Б);
реферат (объем ПЗ, количество таблиц, рисунков, перечень чертежей, приложений, краткая характеристика и результаты работы) согласно приложению Г;
содержание;
нормативные ссылки;
термины и определения;
сокращения;
введение (обзор существующих технических решений и обоснование выбора и актуальности принятых решений);
основную часть (конструкторскую, технологическую, расчетную, прикладную научно-исследовательскую);
5
заключение (основные результаты работы, включая предложения по их реализации);
список использованных источников;
приложения.
Обязательные структурные элементы выделены жирным шрифтом.
Объем графической части курсового проекта – 2 листа формата А1 по ГОСТ 2.301.
В графическую часть проекта включается:
Конструктивный чертеж узлов инвертора в сборе; принципиальные электрические схемы узлов; графики и диаграммы работы компонентов и узлов инвертора; структурная схема узлов инвертора; спецификации к сборочным чертежам, принципиальным электрическим схемам, схемам расположения; таблицы проводов.
2 Указания по выполнению курсового проекта
2.1Задание на курсовой проект
Курсовой проект по силовой электронике выполняют студенты очной формы обучения и МИППС направления 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника Исходные данные для проектирования инвертора приведены в табл.
Студентам задание на проект выдает руководитель проекта, назначенный кафедрой.
Расчеты на ЭВМ выполняются студентами по указанию руководителя проекта.
2.2Требования к оформлению курсового проекта
2.2.1 Текстовая часть проекта, состоящая из пояснительной записки с содержанием полного расчета инвертора по разд. 2, должна быть оформлена согласно требованиям действующих стандартов (МР КубГТУ 4.4.3-2012).
2.2.2 Оформление титульного листа проекта должно соответствовать форме, приведенной в приложении А.
2.2.3 Текстовая часть записки должна начинаться с задания на проект и перечня замечаний нормоконтролера, образцы оформления которых приведены в приложениях.
6
2.2.4 Записка должна быть сброшюрована. По согласованию с руководством проекта в записку могут быть вшиты листы чертежей проекта, сложенные согласно требованиям действующих стандартов.
2.2.5 Основной объем графических материалов должен быть представлен на чертежах. В записке могут быть приведены лишь небольшие чертежи (главным образом поясняющего и расчетного характера), графики и диаграммы, имеющие вспомогательное значение.
7
Таблица 1 – Исходные данные для проектирования.
№ |
вх, В |
вых, В |
TV |
, Гц |
н, Ом |
н, мГн |
Варианта |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
220 |
∆/Y |
|
|
|
2 |
|
220 |
∆/∆ |
|
|
|
3 |
|
380 |
Y/∆ |
|
|
|
4 |
|
380 |
Y/Y |
|
|
|
5 |
|
220 |
Y/∆ |
|
|
|
6 |
|
380 |
∆/Y |
|
|
|
7 |
|
220 |
∆/∆ |
|
|
|
8 |
|
380 |
∆/∆ |
|
|
|
9 |
|
220 |
Y/∆ |
|
|
|
10 |
|
220 |
∆/Y |
|
|
|
11 |
|
220 |
Y/Y |
|
|
|
12 |
|
380 |
∆/Y |
|
|
|
13 |
|
380 |
Y/∆ |
|
|
|
14 |
|
380 |
∆/Y |
|
|
|
15 |
|
220 |
∆/∆ |
|
|
|
16 |
|
380 |
Y/Y |
|
|
|
17 |
|
220 |
∆/Y |
|
|
|
18 |
|
380 |
Y/Y |
|
|
|
19 |
|
380 |
Y/Y |
|
|
|
20 |
|
380 |
∆/Y |
|
|
|
21 |
|
220 |
Y/∆ |
|
|
|
22 |
|
380 |
∆/∆ |
|
|
|
23 |
|
220 |
Y/∆ |
|
|
|
24 |
|
380 |
∆/Y |
|
|
|
25 |
|
380 |
Y/Y |
|
|
|
26 |
|
220 |
∆/∆ |
|
|
|
27 |
|
220 |
Y/∆ |
|
|
|
28 |
|
220 |
Y/Y |
|
|
|
29 |
|
220 |
∆/∆ |
|
|
|
30 |
|
220 |
∆/∆ |
|
|
|
31 |
|
380 |
∆/∆ |
|
|
|
32 |
|
220 |
Y/Y |
|
|
|
33 |
|
380 |
Y/∆ |
|
|
|
34 |
|
380 |
Y/∆ |
|
|
|
35 |
|
220 |
∆/Y |
|
|
|
Где n - № по журналу преподавателя, m - № по зачѐтной книжке
8
|
3 Пример расчѐта силовой части |
|
|
|
|
|
|
Расчѐт инвертора с двухступенчатой пофазной коммутацией. |
|||||
Исходные данные: линейное напряжение на |
нагрузке |
КЛ |
В; |
|||
активное сопротивление нагрузки |
н |
ОМ; |
индуктивность |
нагрузки |
||
н |
мГн; выходная частота f=400 |
Гц; |
напряжение источника питания |
|||
|
В; трансформатор инвертора выполнен по схеме Y/Y |
|
|
1.Действующее значение фазного напряжения на нагрузке
нф √ √ В.
2.Действующее значение фазного напряжения на первичнойн л
обмотке трансформатора
н ф |
√ |
|
√ |
|
В |
3.Коэффициент трансформации инверторного трансформатора
нф
нф
4.Приведенное сопротивление фазы нагрузки (активное)
н |
н |
Ом |
|
5.Приведенная индуктивность фазы нагрузки
н |
н |
н мГн |
|
6.Действующее значение тока в фазе первичной обмотки
ф |
|
л |
|
|
|
√ |
|
|
|
А |
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|||||
|
√ |
|
|
|
|
|
Где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9
|
е |
|
|
|
|
; |
. |
|
7. |
Действующее значение тока в |
фазе |
вторичной обмотки |
|||||
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
||
|
ф |
ф |
А |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
8. |
Коэффициент мощности нагрузки |
|
|
|||||
|
|
Рн |
|
А |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
н
9.Среднее значение тока источника питания
А
10. Максимальный ток через транзисторы при >0,528;
А
н
Где
при
н
11.Типовая мощность инверторного трансформатора
н ф н ф |
ВА |
12.Среднее и действующее значения тока обратных диодов
А
А
13.Средний и действующий ток обратных диодов VD2…VD6:
но |
|
|
А |
|
|
|
|||
но |
|
|
|
А |
|
|
|
14. Максимальное напряжение на коммутирующем конденсаторе в режиме холостого хода
10