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