POLITECHNIKA RZESZOWSKA

Im. Ignacego Łukasiewicza

Wydział Elektrotechniki i Informatyki

Katedra Energoelektroniki i Elektroenergetyki

UKŁADY ENERGOELEKTRONICZNE

Wykonał:

Paweł Płaziński

Rzeszów 2015

Nr52

Zaprojektować przekształtnik DC/AC, dobrać tranzystory i diody zwrotne przekształtnika, dobrać silnik prądu zmiennego do napędu obiektu przemysłowego podanej mocy znamionowej oraz zakresie zmian prędkości obrotowej. Obliczyć układ przepięciowy chroniący tranzystory przed napięciami przekraczającymi napięcia dopuszczalne.

Dane:

• znamionowa moc czynna obciążenia: Pn=1,0 kW

• zakładany współczynnik mocy obciążenia cosφ 0,85

• znamionowe napięcie obwodu pośredniczącego: Un=250V

• zakładane napięcie wyjściowe: Uwy=230V

• liczba faz: lf=3

• częstotliwość łączeń tranzystorów: fn=18kHz

• zakres zmian prędkości obrotowej: n1-n2=500-1900 obr/min

1. Do układu dobrałem następujemy silnik:

Silnik Welmot MY80B-2

2. Dobór elementów przełączających

$I = \frac{1\ kW}{230V*0,85} = 5,11$A

Ion = I * 1, 1 = 5, 63A

ku * Un = 2 * 450 = 900V

$$D = \frac{250}{450} = 0,556$$

It = D * Ion = 0, 556 * 5, 63 = 3, 13A

IGBT STGB3NC120HD

Eon = 360 uJ

Eoff = 620uJ

E_TOTAL = 980uJ

P_dynamiczne = fn * E_TOTAL=18kHz * 980uJ = 17, 64W

P_statyczne = D * Vce * It = 0, 667 * 2, 2 * ,244 = 3, 58W

P_calkowite = P_dynamiczne + P_statyczne = 17, 64 + 3, 58 = 21, 22W

MOSFET SCT2450KE

Eon = 47 uJ

Eoff = 17J

E_TOTAL = 64uJ

P_dynamiczne = fn * E_TOTAL=18kHz * 64uJ = 1, 152W

P_statyczne = D * It² * Ron = 0, 667 * 2, 44² * 0, 450 = 1, 79W

P_calkowite = P_dynamiczne + P_statyczne = 1, 152 + 1, 79 = 2, 94 W

Tranzystor typu MOSFET SCT2450KE ma mniejsze starty całkowite.

3.Dobór elementów zabezpieczających

$$Cs \geq \frac{LI^{2}}{{U_{0}}^{2}}$$

$$Cs \geq 100*10^{- 9}\frac{2,44}{450^{2}} = 1,2pF$$

Dobieram CCH-8P2 Kondensator: ceramiczny; 8,2pF; 500V;

$$R \leq \frac{\text{ton}}{10*Cs}$$

$$R \leq \frac{19*10^{- 9}}{10*1*10^{- 12}} = 1900\ \mathrm{\Omega}$$

P_RCZ = C * U² * fn = 8, 2 * 10⁻¹² * 450² * 14 * 10³ = 0, 0233W

Dobieram M0.6W-110R Rezystor: metal film; THT; 110Ω; 0,6W; ±1%; Ø2,5x6,8mm; 50ppm/°C

4.Dobór radiatora

MOSFET SCT2450KE

R_th − rezystacja termiczna

R_THjc − rezystacja zlaczem tranzystora a obudowa1, 77 C/W

R_THcs − rezystacja miedzy tranzysotem a radiatorem 0.42 C/W

P = 2, 94 W

Tjmax = 100 C

Totoczenia = 40 C

$$R_{\text{THra}} = \frac{Tjmax - Totoczenia}{P} - R_{\text{THjc}} - R_{\text{THcs}}$$

$R_{\text{THra}} = \frac{100 - 40}{2,94} - 1,77 - 0,42 =$18  C/W

Dobieram radiator UA17-TO220 o Rthra równym 17  C/W, radiatory przystosowane do pracy z obudową TO-220.

5. Schemat układu przekształtnika DC/AC wykonany w programie PSIM.

6. Wykaz elementów

4x tranzystor typu MOSFET SCT2450KE

4x radiator UA17-TO220

4x kondensator CCH-8P2 

4xrezystor:M0.6W-110R