Преобразователь частоты с последовательным включением в фазах нагрузки по три инвертора

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 e_sn (п – номер фазы) и индуктивности l_s. Источник имеет фазные напря­жения u_sn и токи i_sn. Он снабжен регулятором действующего напряжения. На вход регулятора по­ступают сигналы по мгновенным значениям напряжений фаз, на выходе регулятора формируется амплитуда фазных ЭДС сети E_sm.

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 i_sn. Во вторичных обмотках трансформатора токи равны i_n (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.

• Предыдущая запись: Корректоры коэффициента мощности tPFC)
• Следующая запись: Устройство "мягкого запуска" (softstart)

Похожие посты:

• ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО РАДИОПРИЕМНИКА (0)
• ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛЯТОРА (0)
• ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИТИЙ-НОННОГО ЭЛЕМЕНТА КОНТРОЛЛЕР ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА (0)
• ОГРАНИЧИТЕЛЬ ЗАРЯДНОГО TOKA АККУМУЛЯТОРА (0)
• ИНДИКАТОР НАПРЯЖЕНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ПРОСТАЯ СХЕМА (0)
• ИНДИКАТОР УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТА ПИТАНИЯ (0)
• ИНДИКАТОР РЕЖИМА ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ (0)