Подавление гармоник методом сдвига фаз

August 11, 2013 by admin Комментировать »

Известно, что при питании 12-пульсационного преобразователя от трансформатора, имеющего первичные обмотки, соединенные треугольником, а вторичные — треугольником и звездой, подавляются гармоники входного тока, имеющие номера би+1. А вот как это происходит, не оченьто понятно, ведь токи со сдвигом фазы 30° не могут компенсировать друг друга.

Для токов, опережающих на выводах звезды токи в треугольнике на 30°, справедливы соотношения, приведенные в Табл. 3.1.

Таблица 3.1. Сдвиги фаз токов в разных фазах и обмотках трансформатора

Если в обмотках появится, например, пятая гармоника, то для нее все углы сдвига следует умножить на 5, и получится результат, приведенный в Табл. 3.2.

Таблица 3.2. Сдвиги фаз токов в разных фазах и обмотках трансформатора для пятой гармоники

Эти выражения можно переписать так, как показано в Табл. 3.3.

Таблица 3.3. Сдвиги фаз токов в разных фазах и обмотках трансформатора для пятой гармоники после тригонометрического преобразования

Гармонические токи во вторичной обмотке треугольника наводят точно такие же токи в первичной обмотке. А вот токи, наводимые в первичную обмотку из вторичной звезды, равны разности токов в двух лучах звезды с множителем 1/(3)1/2. В Табл. 3.4 приведены токи пятой гармоники, наводимые в первичную обмотку из вторичных.

Для фазы А, например:

Таблица 3.4. Токи пятой гармоники, наводимые в первичную обмотку из вторичных

(Ia Ic)/{3)1/2 = [sin(50 + 150°) sin(50 + 30°)]/(3)|/2.

После тригонометрических преобразований мы получим токи пятой гармоники, наводимые из вторичной обмотки звезды в первичную обмотку, показанные в Табл. 3.5.

Таблица 3.5. Токи пятой гармоники, наводимые из вторичной обмотки звезды в первичную обмотку

Когда эти токи складываются с токами, наводимыми из вторичного треугольника (Табл. 3.4), они друг друга взаимно компенсируют.

Подобный анализ показывает, что взаимно уничтожаются и токи 7-й гармоники, а также пары гармоник под номерами 17 и 19,29 и 31 и т. д. Остаются гармоники порядка 12и ±1. Вообще-то не нужно ни трехобмоточного трансформатора, ни соединения треугольник-треугольник-звезда. Для такого подавления гармоник достаточно любой комбинации обмоток, лишь бы получился сдвиг фаз в 30°.

Если приложить тригонометрию к набору обмоток со сдвигом фаз 0°, 20° и 40°, то выяснится, что будут подавлены все гармоники, кроме номеров 18n+l. А в наборе 0°, 15°,30°и45° останутсявживыхтолькогармоники под номерами 24и ±1.Такой же результат получаетсяидля набора -22.5°, -7.5°, +7.5° и +22.5°. Выбор того или иного варианта обычно определяется экономическими соображениями. В общем есть о чем подумать.

В жизни незначительная асимметрия линий питания, нагрузок и обмоток трансформатора не дает полного устранения гармоник, как было показано выше теоретически. Но ослабление гармоник в потребляемом токе обычно вполне достаточно для выполнения требований IEEE519.

Источник: Сукер К. Силовая электроника. Руководство разработчика. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХI, 2008. — 252 c.: ил. (Серия «Силовая электроника»).

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