Преобразователь частоты с активным выпрямителем и трехуровневым инвертором напряжения

Достоинства преобразователей частоты с активными выпрямителями указаны в § 8. Дос­тоинства трехуровневых инверторов и выпрямителей указаны в § 4 и § 5. Многие фирмы исполь­зуют преимущества этих устройств в трехуровневых преобразователях частоты [15], [43], [77], [78].

На рис. 10.1 представлена схема с преобразователем частоты с трехуровневым транзистор­ным выпрямителем и трехуровневым инвертором напряжения.

Рис. 10.1 Схема преобразователя частоты с трехуровневым активным выпрямителем и трехуровневым транзисторным инвертором

В схеме рис. 10.1 питающая сеть представлена трехфазным источником напряжения, кото­рый содержит фазные ЭДС e_sn (n = 1, 2, 3) и фазные индуктивности l_s. Трехфазный источник имеет фазные напряжения u_sn и фазные токи i_sn. В схеме изображен также пропорционально­интегральный регулятор действующего напряжения сети. На вход этого регулятора поступают сигналы по мгновенным значениям напряжений сети. На выходе регулятора формируется ампли­туда фазных ЭДС сети E_sm.

Между трехфазным источником и трехуровневым транзисторным выпрямительным мос­том включен трехфазный дроссель с индуктивностями фаз 1_др и активными сопротивлениями фаз ^гдр-

В транзисторном выпрямителе u_vn – фазные напряжения моста, i_vnm – токи в плечах (n = 1, 2, 3, m = 1, 2, 3, 4),

ijnb ijn2 ~~ токи в диодах выпрямителя, подключенных к точке соединения друг с другом конденсаторов, i_dvi , id_V2 , idv3 – выпрямленные токи положительного среднего и отрица­тельного полюсов выпрямителя.

В цепи выпрямленных токов u_rci и и_гс2 – напряжения конденсаторов, с_ь г_сЬ i_cb с₂, r_c2, i_c2, – емкости, активные сопротивления и токи конденсаторов, r_zl, r_z2, i_z]. i_z2 – активные сопротивления и токи цепей защиты от перенапряжений.

В инверторе i_dib i_dl2, idB – выпрямленные токи, i_mm – токи в плечах моста (п – номер фазы, m

–     номер плеча моста), ikni, ikn2 – токи в диодах, подключенных к точке соединения друг с другом конденсаторов, u_n – напряжения фаз инвертора, i_n – токи фаз инвертора.

В нагрузке г_н, 1_н – активные сопротивления и индуктивности фаз.

В схеме рис. 10.1 преобразователь частоты содержит систему управления СУ. В систему управления поступают сигналы по напряжениям u_sn и токам i_sn сети, по напряжениям конденсато­ров и_ГС1 и и_гс2, по токам нагрузки i_n. На выходе системы управления формируются импульсы управ­ления ИУ транзисторами.

Система управления обеспечивает:

–                    поддержание на заданном уровне напряжений конденсаторов;

–                    поддержание синусоидальной формы тока, потребляемого из питающей сети;

–                    поддержание заданного коэффициента мощности электроэнергии, потребляемой из

сети;

–                    поддержание действующего тока нагрузки на заданном уровне.

Математическое описание схемы осуществляется при разделении ее на взаимосвязанные подсхемы. Для выполнения этой процедуры осуществляется замена конденсаторов зависимыми источниками напряжения u_rci и и_ГС2 в соответствии с выражениями (9.1). Затем зависимые источ­ники напряжения переносятся в другие ветви схемы. При этом источник u_rci переносится в те вет­ви, которые соединяются друг с другом в положительном полюсе цепи выпрямленного напряже­ния, а источник 1я_гс2 переносится в те ветви, которые соединяются в отрицательном полюсе. В ре­зультате исходная схема разделяется на подсхемы, изображенные на рис. 10.2.

Рис. 10.2 Разделение схемы с активным выпрямителем и трехуровневым транзисторным инвертором на подсхемы

Токи i_zi и i_z2 в цепях защиты от перенапряжений определяются в соответствии с выраже­ниями (9.7).

Токи в конденсаторах определяются следующими выражениями:

Математическое описание трехуровневого автономного инвертора напряжения с системой управления представлено в § 4. Описание трехуровневого активного выпрямителя с системой управления и питающей сетью с регулятором напряжения представлено в § 5.

Программа расчета электромагнитных процессов в схеме рис. 10.1 разработана на основе указанного математического описания (программа 10, представлена на CD).

В качестве примера выполнен расчет по программе 10 установившегося режима работы при следующих исходных данных. Напряжение питающей сети 1500 В, частота напряжения сети 50 Гц, индуктивность фаз 0,5 мГн. Нагрузка преобразователя частоты имеет активную мощность 800 кВт, полную мощность 1000 кВА, номинальную частоту 50 Гц, номинальное напряжение 2080 В. При этом в нагрузке активное сопротивление фазы 3,46 Ом, индуктивность фазы 8,26 мГн. На входе преобразователя частоты используется трехфазный дроссель с индуктивностью фаз

2  мГн. Емкость каждой конденсаторной батареи преобразователя частоты 10000 мкФ. Частота опорных напряжений выпрямителя 4000 Гц. Частота опорных напряжений инвертора 2500 Гц. За­данный коэффициент мощности электроэнергии, потребляемой из сети, равен 1. Заданное вы­прямленное напряжение 3300 В. Заданный действующий ток нагрузки 277,6 А. Результат расчета представлен на рис. 10.3 в виде диаграммы мгновенных значений токов и напряжений.

Рис. 10.3 Напряжения и токи в схеме с преобразователем частоты с трехуровневыми выпрямителем и инвертором

В таблице 10.1 представлены результаты анализа рассматриваемого режима работы преоб­разователя.

Таблица 10.1 Результаты анализа токов и напряжений рис. 10.3

Фазное напряжение питающей сети, В Коэффициент искажения синусоидальности		866.194 0.08877
Частоты гармоник, Гц	Действующие значения	Фазы, гр.
50	862.774	-4.2233
3800	18.208	-17.7108
4200	19.450	-151.2905
7750	17.039	-86.2876
7950	26.887	19.4395
8050	23.278	-173.4761
Фазный ток питающей сети, А		310.828
Коэффициент искажения синусоидальности		0.04767
Частоты гармоник, Гц	Действующие значения	Фазы, гр.
50	310.474	-2.8956
250	8.458	-129.3933
350	10.722	-171.0789
Выпрямленный ток положит.	полюса выпрямит., А	264.950
Частоты гармоник, Гц	Действующие значения	Фазы, гр.
150	62.338	145.5952
4000	131.045	95.7593
8000	53.502	-75.2138
Выпрямленный ток положит.	полюса инвертора, А	266.081
Частоты гармоник, Гц	Действующие значения	Фазы, гр.
150	80.785	107.5630
2350	31.185	-128.7493
2500	31.223	106.7444
2650	29.613	-29.8882
Ток 1 конденсатора, А		201.310
Частоты гармоник, Гц	Действующие значения	Фазы, гр.
150	49.789	-122.9161
2350	33.204	49.9153
2500	33.877	-72.6673
2650	28.695	154.0769
4000	131.087	95.6929
Напряжение 1 конденсатора, В		1498.246
Максимальное значение		1508.008
Минимальное значение		1484.467
Напряжение нагрузки, В		1246.267
Коэффициент искажения синусоидальности		0.2672
Частоты гармоник, Гц	Действующие значения	Фазы, гр.
50	1200.954	-3.4571
2400	141.492	100.5748
2600	151.192	87.7987
4650	87.883	-148.0917
5350	92.057	-16.1970
Ток нагрузки, А		277.462
Коэффициент искажения синусоидальности		0.01309
Частоты гармоник, Гц	Действующие значения	Фазы, гр.
50	277.438	-40.3439

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: СИНТЕЗ ПОЛЯРИЗАТОРА, РЕАЛИЗОВАННОГО НА ИЗГИБЕ ВОЛНОВОДА
• Следующая запись: EHF ЕМ-WAVE REFLECTION ANISOTROPY IN THE SUBSTANTIATION OF ATHEROSCLEROSIS FORMATION

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)