1,04ивых(Т/2 -tn)

0,21кан

где Т - период частоты £вых пульсаций выпрямленного напряжения;

Т = 1 / £вых = 1 / 40000 = 25 мкс;

1и - минимальная длительность импульса;

1кан - ток одного канала;

1кан = 1вых / 2 = 60 / 2 = 30 А.

Принимаем

и = Т/ 4 = 25 /4 = 6,25 мкс.

Находим значение индуктивности

т 1,04-5(12,5 -6,25) -jr-= 5,4мкГн.

По полученному значению индуктивности выбираем дроссель типа Д13-21 с параллельным включением обмоток, что позволяет использовать его на ток 32 А при индуктивности 5 мкГн. Емкость фильтра выбирается по минимальному значению заданной пульсации Ивых-

Задаемся значением пульсации

Пвых- = 0,01 В и определяем емкость Сф конденсатора фильтра

Сф - 1.04ивькТ(Т/2 - U 1,04 5 25 10-(12,5 - 6,25)10 * ~ 4Швых 4.5. 10 . 0,01

= 4062 мкФ.

С учетом допустимых разбросов и температурных уходов выбираем конденсатор типа К50-29-6,3-6800 мкФ.

Определение потерь мощности в транзисторах инвертора.

Потери в транзисторе, работающем в режиме переключения, состоят из суммы статических и динамических потерь. Статические потери определяются потерями Рнас в режиме насыщения и Роте в режиме отсечки:

Рст ~ Рвас + Ротс>

где Рнас = (ПкЭнасХкЭтах + lBmaxUB3Hac)tH / Т; Роте = IkoUk9(1 - t / Т).

Потерями в режиме отсечки в данном случае можно пренебречь ввиду их малости и оценивать статические потери только в режиме насыщения.

Определяем максимальный ток базы при минимальном коэффициенте усиления для пониженной температуры (минус 50 °С):

1вшах = = 5/6 = 0,83 А.

Учитывая, что икэнас = 1,5 в, и принимая максимальный коэффициент заполнения tn / Т = 0,4, статические потери в транзисторе

Рст = (1,5 5 -Ь 0,83 1,2) 0,4 = 3,4 Вт.

Статические потери в четырех транзисторах инвертора

Рст =4Рст = 4 3,4 = 13,6 Вт.

Форма импульса мощности в процессе включения и выключения определяется взаимным расположением и длительностью фронта и спада кривых изменения тока коллектора 1к и напряжения на переходе коллектор-эмиттер Пкэ. Изменения 1к и Пкэ зависят от характера и сопротивления нагрузки, частотных свойств и технологии изготовления транзисторов, характера изменения и значений тока базы, монтажных емкостей и индуктивностей. Наиболее тяжелые условия работы транзистора имеют место при индуктивном характере нагрузки в процессе выключения. В этом случае процесс выключения условно можно разделить на две стадии.

На первой стадии напряжение Пкэ повышается до максимального значения, определяемого схемой инвертора. На второй стадии при неизменном напряжении Пкэ происходит спад коллекторного тока. Таким образом, наблюдается задержка спада тока по отношению к нарастающему напряжению.

Динамические потери выделяются, в основном, в двух крайних транзисторах, работающих в режиме ШИМ. Они делятся на потери при включении и потери при выключении. Каждую из составляющих потерь можно определить, используя диаграмму переключения тока и напряжения на рис. 3.67.

Среднее значение потерь при включении

вкл.ср - kIкUкэtвкл / Т = 0,25 4,5 150 0,3 / 50 = 1 Вт,

где к - коэффициент, учитывающий значения тока и напряжения при пересечении кривых их изменения; T = l/f -l / 20000 = 50 мкс;

tвкл = 0,3 мкс - время включения согласно рис. 3.67.

Среднее значение потерь при выключении

Рвыкл.ср = klKUK9tcn / Т = I 4,5 150 0,5 / 50 = 4,5 Вт,

где к = (0,5...0,7) - коэффициент, зависящий от параметров контура и режима выключения транзистора; ten = 0,5 мкс - время спада согласно рис. 3.67.

Суммарные динамические потери в двух транзисторах инвертора

X Рдин = 2(Рвкл.ер + Рвыкл.ер) = 2(1 + 4,5) = И Вт.

В правильно спроектированном преобразователе динамические потери примерно равны статическим или меньше их. Суммарные потери Рпот в транзисторах инвертора

Рпот = X Р-- + X Рдан = 13,6 + 11 = 24,6 Вт.

По полученным значениям потерь проводится расчет теплоотвода для транзисторов.

3.18. Однофазные и трехфазные автономные инверторы промышленной частоты с прямоугольной формой выходного напряжения

в зависимости от количества фаз выходного напряжения автономные инверторы выполняются по однофазным или трехфазным схемам (с нулевым выводом или мостовым). Поскольку выходное напряжение инвертора чаще всего необходимо стабилизировать или регулировать, то одним из распространенных способов регулирования является ШИМ. В этом случае в течение полупериода выходного напряжения производится однократное или многократное переключение транзисторных ключей.