Преобразователь частоты с последовательным включением в фазах нагрузки по три инвертора

May 13, 2012 by admin Комментировать »

На рис. 14.1 изображена схема преобразователя частоты с последовательным соединением по три инвертора в каждой фазе нагрузки [64], [88], [91].

Рис. 14.1 Схема преобразования частоты с последовательным соединением трех инверторов в каждой фазе нагрузки

В соответствии со схемой рис. 14.1 преобразователь частоты содержит многообмоточный трансформатор и выпрямительно-инверторный преобразователь.

Преобразователь частоты получает питание от источника напряжения, который содержит трехфазную систему ЭДС esn (п – номер фазы) и индуктивности ls. Источник имеет фазные напря­жения usn и токи isn. Он снабжен регулятором действующего напряжения. На вход регулятора по­ступают сигналы по мгновенным значениям напряжений фаз, на выходе регулятора формируется амплитуда фазных ЭДС сети Esm.

Трансформатор имеет одну первичную обмотку и 9 вторичных обмоток (на рисунке фазы пронумерованы в первичной обмотке от 1 до 3, во вторичных обмотках от 1 до 27). В первичной обмотке токи фаз равны токам сети isn. Во вторичных обмотках трансформатора токи равны in (n = 1, 2,.. 27).

Вторичные трехфазные обмотки трансформатора имеют взаимные сдвиги по фазе на 20 эл. град, для обеспечения 18-пульсного режима работы преобразователя по отношению к питающей сети.

Трансформатор может быть выполнен трехстержневым. При этом фазы первичной обмот­ки и фазы одной трети вторичных обмоток могут быть выполнены таким образом, чтобы каждая фаза этих обмоток размещалась на одном стержне магнитопровода. Использование активных ма­териалов этих обмоток не ухудшается по сравнению с трехфазно-трехфазным трансформатором. Одна треть вторичных обмоток сдвинута по фазе на 20 эл. град. Еще одна треть вторичных обмо­ток сдвинута по фазе на 40 эл. град. Эти сдвиги обеспечиваются при размещении части витков ка­ждой фазы на одном стержне и части витков – на другом стержне. Общее число витков этих обмо­ток увеличивается в 1,137 раза в соответствии с рис. 14.3.

Рис. 14.11 Напряжения и токи в схеме рис. 14.1 при ступенчатом изменении опорных напряжений

Таблица 14.2 Результаты анализа токов и напряжений в схеме рис. 14.1 при ступенчатом изменении опорных напряжений

Фазное напряжение сети, В Коэффициент искажения синусоидальности

3454.743

0.003427

Частоты гармоник, Гц

Действующие значения

Фазы, гр.

50

3454.723

-0.2742

Фазный ток сети, А

101.391

Коэффициент искажения синусоидальности

0.01736

Частоты гармоник, Гц

Действующие значения

Фазы, гр.

50

101.376

-18.8572

Фазное напряжения вторичной обмотки тр-ра, В

324.840

Ток 1 фазы вторичных обмоток тр-ра, А

106.555

Ток 2 фазы вторичных обмоток тр-ра, А

131.962

Ток 3 фазы вторичных обмоток тр-ра, А

138.484

Ток 4 фазы вторичных обмоток тр-ра, А

115.563

Ток 5 фазы вторичных обмоток тр-ра, А

117.758

Ток 6 фазы вторичных обмоток тр-ра, А

141.352

Ток 7 фазы вторичных обмоток тр-ра, А

130.545

Ток 8 фазы вторичных обмоток тр-ра, А

109.805

Ток 9 фазы вторичных обмоток тр-ра, А

143.171

Выпрямленный ток 1 диодного моста, А

158.207

Выпрямленный ток 2 диодного моста, А

156.981

Выпрямленный ток 3 диодного моста, А

160.974

Действующий ток в плече 1 инвертора, А

174.864

Средний ток, А

77.084

Максимальный ток, А

342.658

Минимальный ток, А

-342.308

Ток 1 конденсатора, А

Частоты гармоник, Гц

Действующие значения

Фазы, гр.

70

18.814

-64.7981

80

25.423

-113.1489

100

161.263

47.2426

300

20.128

-70.1724

Напряжение 1 конденсатора, В

730.807

Фазное напряжение нагрузки, В

1734.494

Коэффициент искажения синусоидальности

0.1225

Частоты гармоник, Гц

Действующие значения

Фазы, гр.

50

1721.422

-2.1848

Фазный ток нагрузки, А

240.175

Коэффициент искажения синусоидальности

0.01239

Из таблицы 14.2 видно, что при ступенчатом изменении опорных напряжений выпрямлен­ные токи диодных мостов практически одинаковы. Вследствие этого уменьшились также различия в фазных токах вторичных обмоток трансформатора. При этом ступенчатое изменение опорных напряжений повлияло только на распределение токов во внутренних контурах преобразователя и практически не отразилось на форме токов и напряжений на входе и выходе.

Следует отметить характерную особенность схемы рис. 14.1, которая заключается в том, что основные гармонические составляющие токов конденсаторов имеют двойную частоту по от­ношению к частоте токов на выходе преобразователя. Это обусловлено применением в преобразо­вателе однофазных мостовых инверторов. При снижении частоты выходного тока преобразовате­ля снижается и частота токов в конденсаторах и соответственно увеличиваются пульсации вы­прямленного напряжения. Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения необходимо значительное увеличение емкости конденсаторных батарей в цепях выпрямленных токов по срав­нению со схемами, в которых используются трехфазные инверторы.

Пронин М.В., Воронцов А.Г., Силовые полностью управляемые полупроводниковые преобразователи (моделирование и расчет) / Под ред. Крутякова Е.А. СПб: «Электросила», 2003. – 172 с.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты