Влияние преобразователей на питающую сеть

Выпрямитель, обеспечивающий в нагрузке мощность Р_d0=1 МВА, подклю­чен к промышленной сети с мощностью короткого замыкания S_k=50 МВА. При выборе значения индуктивной компоненты напряжения u_xt короткого замыка­ния трансформатора или реактора, включенного в сеть переменного тока, необходимо учитывать, что при повышенных значениях u_xt ток короткого за­мыкания существенно ограничен, что упрощает выбор устройств защиты, но при этом значительно возрастает индуктивная составляющая изменения вып­рямленного напряжения u_dxt. Для последующего расчета предположим, что u_xt = 8%.

Коэффициент подключения К_р=P_d0/S_k=1/50=2%. При отсутствии управления (a=0) влияние преобразователя на питающую сеть характеризуется следующи­ми величинами:

- длительность провалов в кривой напряжения

 

                       cosg₀=1-(u_xt+K_p)=1-(0,08+0,02); g₀=25,8°                                     (8.33)

 

- величина провалов:

            h₀= = =7,54%        (8.34)

- для определения частного коэффициента гармоник используем формулу (8.35)    

 

                                   d_xt=U_dxt/U_{di 0}=A·u_xt                                                                               (8.35)

 

где А-коэффициент наклона внешней характеристики, зависит лишь от схемы выпрямления; его значения берутся из справочных данных

при А=0,5 находим

d_xt = 0,5·8%=4%

для n =5 согласно рис. 8.8. при α=0 имеем I₅/I_5t =0,8.

Следовательно, частный коэффициент гармоник согласно (8.36)

                                              k_ν=K _р·I _n /I _{n i}                                                          (8.36)

 

равен k₅= K _р ·I₅/I_5i =2%·0,8=1,6 %;

Рис. 8.8. Изменение относительного действующего значения 5-ой гармони­ки потребляемого от сети тока (по отношению к значению тока этой гармо­ники в идеализированном выпрямителе) в зависимости от обусловленного ин­дуктивными сопротивлениями относительного снижения напряжения d_xt при различных углах управления α

 

- далее находим

                                                              (8.37)

и при К_р=2% получаем с помощью рис. 8.10 (а и б), что k_г<4%.

 

Рис. 8.9. Кривые для определения полного коэффициента гармоник k_г в функции зависимости от коэффициента подключения K_р и относительного напряжения короткого замыкания u_k: а - при α=0; б - при α=π/2-γ/2

 

- для того же преобразователя при U_d = 0( управляемый выпрямитель при нулевом выпрямленном напряжении, т.е. при α₁=π/2-γ/2) ξпределяем по (8.38) длительность провалов (определяемая углом перекрытия γ₁)

 

                                              sin(γ₁/2)=(u_xt+K_p)/2                                             (8.38)

 

sin(γ₁/2)=(0,08+0,02)/2=0,05; следовательно γ₁=5,73°.

- по формуле (7.39) определяем значение провала напряжения

                                                h₀ =                                             (8.39)

                                            h₀ =                            

- по рис. 8.8 при d_xt=4% и α ≈ 90° находим I₅/I_5i=0,98; тогда согласно (8.36)

частный коэффициент гармоник равен k₅=2·0,98=2%

- согласно рис. 8.9, б k_г=5,5%.

Таким образом, при переходе от неуправ­ляемого режима преобразователя к режиму с нулевым выпрямленным напряже­нием изменение напряжения равно:

    ∆u=1,1· K_p=1,1·2 =2,2%.                                                                         

Следовательно, ∆u меньше указанного в справочных данных граничного значения промышленной сети.

 Литература

ГОСТ 208559.1-79 (СЕ СЭВ 1135-78). Приборы полупроводниковые силовые единой унифицированной серии. Общие технические условия.

ГОСТ 20332-84 (СТ СЭВ 1125-78). Тиристоры. Термины, определения и буквенные обозначения параметров.

Белов Г. А. Высокочастотные тиристорно-транзисторные преобразователи постоянного напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1987. С. 120.

Давидов П. Д. Анализ и расчёт тепловых режимов полупроводниковых приборов. М.: Энергия, 1976. С. 230.

Евсеев Ю. А., Дерменжи П. Г. Силовые полупроводниковые приборы. М.: Энергоиздат, 1981. С. 472.

Забродин Ю. С. Промышленная электроника. М.: Высшая школа, 1983. С. 494.

Полупроводниковые выпрямители / Е. Н. Бернович, В. Н. Ковалёв, Ф. Н. Ковалёв и др. Под ред. Ф. Н. Ковалёва и Г. П. Мостиковой. М.: Энергия, 1978. С. 448.

Проектирование стабилизированных источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры / Л. Н. Краус, Г. В. Гейман, М. М. Лапиров-Скобло, В.И. Тихонов. М.: Энергия, 1980. С. 288.

Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. М.: Энергоатомиздат, 1992. С. 296.

Руденко В. С., Сенько В.Н., Чиженко И. М. Основы преобразовательной техники. М.: Высшая школа, 1980. С. 442.

Силовые полупроводниковые приборы: Справочник / О. Г. Чебовский, Л.Г. Моисеев, Р. П. Недошивин, 2-е изд., перераб., и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985. С. 400.

Силовая электроника: примеры и расчёты / Ф. Чаки, И. Греман, И. Нимич и др. Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1982. С. 384.

Ситник Н. Х. Силовая полупроводниковая техника. М.: Энергия, 1968. С. 320.

Справочник по преобразовательной технике / Под ред. И. М. Чиженко. Киев: Техника, 1978. С. 447.

СТ СЭВ 1655-79. Приборы полупроводниковые силовые. Предельно допустимые значения и характеристики.

Супрунович Г. Улучшение коэффициента мощности преобразовательных установок / Под ред. В. А. Лабунцова. М.: Энергоатомиздат, 1985. С. 136.

Тиристоры (технический справочник). Пер. с англ. / Под ред. В. А. Лабунцова. М.: Энергия, 1971. С. 560.

Управляемые полупроводниковые вентили / Ф. Джентри, Ф. Гутцвиллер, Н. Холоньяк, Э. Фон Застров. М.: Мир, 1967. С. 455.

Шопен Л. В. Бесконтактные электрические аппараты автоматики. М.: Энергия, 1976. С. 568.

Электротехнический справочник: В 3-х т. Под общ. ред. профессоров МЭИ: Н. Н. Орлова (гл. ред.) и др. 7-е изд., испр. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985 – 1988.

      

 

1. Немцев Г.А., Ефремов Л.Г. Энергетическая электроника. Уч. пособие, М., Пресс-сервис, 1994, 320с.,ил.

2. Энергетическая электроника. Справочное пособие под редакцией В. А. Лабунцова. - М.: Энергоатомиздат, 1987, 464с.

 

 

Основы энергетической электроники.

Учебное пособие

Лекция 1: 1. Введение в энергетическую электронику...... Ошибка! Закладка не определена.

1.1 Характеристики энергетической электроники............ Ошибка! Закладка не определена.

1.2 Принципы построения преобразователей.......................................................................... 5

1.3 Классификация преобразователей....................................................................................... 5

Лекция 2: 2. Полупроводниковые вентили................................................................................... 8

2.1 Сравнительная характеристика полупроводниковых вентилей..................................... 8

2.2 Физические основы и конструкция полупроводниковых приборов............................... 9

2.3 Устройство и характеристики полупроводникового диода........................................... 10

2.4 Принцип работы и конструкция тиристора...................................................................... 11

2.5 Устройство и характеристики симистора.......................................................................... 13

2.6 Электрические свойства полупроводниковых вентилей................................................. 14

2.7. Включение управляющего вентиля по цепи управления............................................... 16

2.8. Процессы при переключениях.......................................................................................... 17

2.9. Процессы при выключении тиристоров........................................................................... 19

Лекция 3: Силовые преобразователи электроэнергии............................................................ 20

3.1 Общие сведения.................................................................................................................... 20

3.2 Однофазный однополупериодный выпрямитель............................................................. 21

3.2.1 Работа на активную нагрузку................................................................................................................................... 21

3.2.2 Работа на активно-индуктивную нагрузку........................................................................................................... 22

3.2.3 Работа однофазного однополупериодного выпрямителя на активно-емкостную нагрузку.................. 24

3.2.4 Работа на противоЭДС............................................................................................................................................... 25

3.2.5 Схема с шунтирующим (нулевым) диодом........................................................................................................... 25

3.2.6 Схемы выпрямления с удвоением и учетверением напряжения..................................................................... 27

3.3 Двухполупериодные выпрямители..................................................................................... 28

3.3.1 Работа на активную нагрузку................................................................................................................................... 28

3.3.2 Работа выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку................................................................................. 30

3.3.3 Работа выпрямителя при активно-емкостной нагрузке.................................................................................... 32

3.3.4 Схемы c «нулевым» диодом и мостовые несимметричные (полууправляемые) схемы............ 34

3.4 Внешние нагрузочные характеристики выпрямителей................................................. 35

3.5 Коммутационные процессы в выпрямителях................................................................... 38

3.6 Принцип работы регулируемого выпрямителя............ Ошибка! Закладка не определена.

3.7 Трехфазный выпрямитель с нулевым выводом................................................................ 42

3.8 Трехфазный мостовой выпрямитель.................................................................................. 46

3.9. Составные (комбинированные) многоимпульсные выпрямители............................... 53

3.10. Нагрузочная характеристика выпрямителя............... Ошибка! Закладка не определена.

3.11.Трёхфазная нулевая схема выпрямления.................... Ошибка! Закладка не определена.

3.12. Шестипульсные схемы выпрямления......................... Ошибка! Закладка не определена.

3.13 Принцип работы параллельного инвертора тока........................................................... 56

3.14 Назначение и принцип действия однофазного ведомого сетью инвертора................ 57

3.15 Принцип работы последовательного резонансного автономного инвертора............ 60

3.16 Принцип работы преобразователя постоянного напряжения..................................... 63

3.17 Мостовая схема импульсного преобразователя постоянного напряжения................ 65

3.18 Реверсивный ИППН........................................................................................................... 65

3.19 Однофазные регуляторы переменного напряжения...................................................... 67

3.19.1. Фазовый метод регулирования переменного напряжения............................................................................ 68

3.19.2. Широтно-импульсный метод регулирования переменного напряжения.................................................. 71

4. Особенности эксплуататции силовых преобразователей................................................. 76

4.1 Анализ гармоник тока потребляемого из сети.............. Ошибка! Закладка не определена.

4.2 Анализ гармоник выпрямленного напряжения............ Ошибка! Закладка не определена.

4.3. Надежность силовых преобразователей. Общие понятия................................................ 1

4.4. Вероятность отказа силовых полупроводниковых приборов......................................... 1

4.5. Надежность функционирования силовой части преобразователей................................ 2

4.6. Условия эксплуатации преобразователей........................................................................ 3

5. Защита от перенапряжений и сверхтоков............................................................................. 7

5.1. Защита от перенапряжений.................................................................................................. 7

5.2. Виды защиты от перенапряжений....................................................................................... 7

5.3. Аварийные режимы............................................................................................................. 10

5.4. Защита от сверхтоков на основе быстродействующих предохранителей.................... 12

5.5. Анализ эффективности предохранительной и других защит полупроводниковых приборов................................................................................................................................................. 13

5.6. Пример выбора средств защиты преобразователя.......................................................... 14

5.7. Быстродействующие выключатели................................................................................... 15

5.8. Защитное отключение с помощью системы управления............................................... 15

5.9. Датчики аварийных режимов. Датчики тока................................................................... 17

5.10. Магнитный усилитель....................................................................................................... 22

6. Лабораторный практикум....................................................................................................... 24

6.1 Лабораторная работа № 1. Однофазные выпрямители со сглаживающими фильтрами 24

6.2 Лабораторная работа № 2. Управляемый тиристорный выпрямитель......................... 28

6.3 Лабораторная работа № 3. Трехфазные выпрямители.................................................... 30

6.4 Лабораторная работа № 4. Параллельный инвертор тока.............................................. 32

6.5 Лабораторная работа № 5. Реверсивный широтно - импульсный преобразователь постоянного напряжения (РИППН) на полностью управляемых тиристорах............................ 33

6.6. Лабораторная работа №6. Однофазные регуляторы переменного напряжения......... 36

6.7 Лабораторная работа №7. Однофазный ведомый сетью инвертор (ОВСИ)................. 38

6.8 Лабораторная работа №8. Последовательный автономный резонансный

инвертор(АИР)...................................................................................................................................... 41

7. Практикум по решению задач.................................................................................................. 44

7.1 Практическое занятие №1. Тепловые характеристики п/п вентилей............................ 44

7.2 Практическое занятие №2. Расчет управляемой мостовой схемы выпрямителя......... 45

7.3 Практическое занятие №3. Расчет трехфазного мостового выпрямителя.................... 47

7.4 Практическое занятие № 4. Расчет автономного инвертора........................................... 48

7.5 Практическое занятие №5. Основные показатели и характеристики регуляторов.... 49

7.6 Практический расчет № 6. Влияние преобразователей на питающую сеть................. 51

Литература..................................................................................................................................... 53

 

⇐ Предыдущая40414243444546474849

Поделиться: