Габаритная мощность трансфильтра. Приведение напряжения u_WTF (t) к синусоидальной форме. Приведение напряжения u_WTF (t) к синусоидальной форме

Как видно из рис.6-7, магнитопровод трансфильтра перемагничивается под действием напряжения сложной формы.

Поэтому в основу его расчета может быть положено следующее соображение. При тех импульсах напряжения, которые имеют максимальные вольт-секундные площади, магнитопровод не должен входить в режим насыщения. Таким образом, в качестве расчетных, как это сследует из рис.6-7, необходимо взять фрагменты напряжения в виде пары импульсов одинаковой формы («меандр») разной полярности длительностью π/3 , имеющие максимальное значение

UWTFm= 0,25U12 m.

(6-24)

 

Рис.6-7. Временные диаграммы процессов в трехфазном инверторе напряжения с двухканальным преобразующим трактом типа 2TV-2ФК-ТИН+3-2TF≈u12A(t) – фазное напряжение 1-го канала (на вторичной обмотке трансформатора, соединенной по схеме «звезда»); u112AB(t) – линейное напряжение 2-го канала (напряжение на вторичной обмотке трансформатора, соединенной по схеме «треугольник»); uWTFA(t) – напряжение на одной из обмоток трансфильтра; uΣ2A(t) – напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Уровни ступеней во всех напряжениях в долях от максимального значения напряжения 1-го канала U12m показаны курсивом. Относительные значения ступеней (в долях от максимальных значений своих напряжений) отмечены звездочкой.

Они расположенны слева и справа относительно точек перехода результирующего напряжения u^Σ_{2 A}( t) через нулевые значения. На интервалах между этими фрагментами вольт-секундные площади импульсов напряжения, прикладываемые к обмоткам трансфильтра, меньше, и магнитопровод будет перемагничиваться по частным циклам петли гистерезиса.

Следовательно, в качестве расчетного можно взять напряжение с формой «меандр», имеющее частоту 6 f₂ (где f₂ – выходная частота ТИН) и максимальное значение напряжения в соответствии с (6-24). Нужно заметить, что такой подход в дальнейшем должен быть еще несколько уточнен в части выработки рекомендаций по выбору расчетной индукции. Проблема в том, что здесь должен быть еще учтен реально имеющий место в процессе работы трансфильтра переход состояния магнитопровода с частного цикла его перемагничивания на расчетный (максимальный) цикл. В принципе задача решается путем соответствующего занижения расчетной индукции. Необходимая степень ее занижения и должна быть еще установлена. В первом приближении она должна быть снижена на 7% в сравнении со значением индукции, используемым при проектировании трансформаторов (на частоте 6f₂).

Для определения габаритной мощности трансфильтра необходимо найти действующие значения напряжения на его обмотках и протекающего через них тока. При этом для корректного сопоставления ее с мощностью нагрузки (или с габаритной мощностью трансформаторов) должны быть выполнены процедуры приведения ее к общей (выходной) частоте и общей (синусоидальной) форме напряжения.

Приведение напряжения u_WTF (t) к синусоидальной форме

Условием определения действующего значения напряжения синусоидальной формы – U^Э _sin, эквивалентного действующему значению напряжения с формой «меандр» – U_М (U_WTF) является равенство средних значений значений этих напряжений, поскольку именно они и определяют вольт-секундную площадь напряжения, используемую при расчете трансформаторов:

Usin(ср)= UМ(ср).

(6-25)

Поскольку

(6-26)

а для «меандра» среднее значение напряжения, его максимальное значение и действующее значение равны между собой:

(6-27)

то амплитуда синусоидального напряжения, эквивалентного напряжению с формой «меандр», через его максимальное значение выражается так:

(6-28)

где индекс (m) указывает на максимальное (амплитудное) зачение напряжения.

Тогда на основании (6-28) получим действующее значение синусоидального напряжения, эквивалентного (по критерию равенства средних значений) напряжению с формой «меандр»:

(6-29)

Мгновенное значение этого расчетного напряжения обозначим как .

Приведение напряжения u ^э_sin(t) к частоте f2

Условием приведения напряжения с частотой 6 f₂ к эквивалентному напряжению частоты f₂ является равенство габаритных мощностей трансфильтра при этих частотах.

Поскольку действующие значения токов во вторичных обмотках и (где j – фазовый индекс) трансфильтра равны между собой, составляют 50% от действующего значения тока нагрузки

(6-30)

и изменять это соотношение нельзя, то для выполнения выше указанного условия приведения (то есть, по сути, работоспособности трансфильтра на более низкой частоте f2 ) необходимо уменьшить найденное выше расчетное напряжение в 6 раз:

(6-31)

Используя ранее полученное соотношение (6-19), выразим параметр через действующее значение основной гармоники результирующего напряжения:

(6-32)

В выражениях (6-31), (6-32) для упрощения записи фазовые индексы не используются.

Используя далее (6-30) и (6-31), получим приведенное по форме напряжения и по частоте значение габаритной мощности трансфильтра (для одной фазы), выраженное через параметры нагрузки:

(6-33)

Вывод:

Габаритная мощность трансфильтра на одну фазу составяет 3,43% от мощности нагрузки по основной гармонике.

Контрольные вопросы

1. Сформулировать методику определения габаритной мощности трансфильтра в 2ФК-ТИН+3-2TF_≈ по рис.6-6.

2. В каких случаях применения целесообразно использовать решение 2ФК-ТИН+3-2TF_≈ по рис.6-6 ?

3. Каков коэффициент гармоник выходного напряжения инвертора по рис.6-6? Изложить методику его определения.

6.5.3. Однотрансформаторный вариант:
TV-2ФК-ТИН+3-2TF_≈

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: