Рекуперация энергии в мощных преобразователях

September 15, 2013 by admin Комментировать »

При разработке системы управления на основе нескольких преобразователей ЭПВ с двигателями, работающими в режиме генератора,

или в напряженном динамическом режиме с высокоинерционной нагрузкой, производитель рекомендует использовать рекуперативный блок, который будет возвращать накопленную энергию в питающую сеть. Это техническое решение напрямую связано с технологиями энергосбережения, так как не только позволяет экономить электроэнергию, но и решить проблемы с электромагнитной совместимостью, так как потребляемый от сети ток в случае применения рекуператора близок к синусоидальному, а значит, и коэффициент мощности системы близок к 1.

На рис. 1.2.25 показана схема подключения рекуператора к нескольким преобразователям. Необходимым условием надежной работы рекуператора является согласование его с инверторами по нагрузке.

Читателю имеет смысл подробнее познакомиться с устройством и работой рекуперативного блока, так как в ближайшем будущем использование этих устройств силовой техники станет повсеместным. Итак, функциональная схема рекуператора ЭПВ-Р, выпускаемого той же фирмой, что и преобразователи ЭПВ, приведена на рис. 1.2.26. Мы не

будем подробно останавливаться на описании схемы управления этим устройством, а остановимся на принципе построения силовой схемы.

Основа рекуперативного блока — шестиключевой трехфазный мост, построенный с применением IGBT-транзисторов, управляемых по специальному алгоритму. Входные фазы рекуператора через входной дроссель подключаются к питающей сети, а выходные клеммы, формирующие постоянный ток, — к звену постоянного тока инвертора. Выходное напряжение рекуператора стабилизируется системой управления на заданном уровне при изменении напряжения питающей сети и колебаниях тока нагрузки.

На рис. 1.2.27 показаны диаграммы фазных сетевых токов и фазных сетевых напряжений в режиме потребления энергии (а) и в режиме рекуперации (б). Из графика а видно, что ток фазы питающего на-

a

б

пряжения (/л) и напряжение фазы (t^) совпадают по фазе основной гармоники, при этом выходное напряжение сохраняется при набросе (левая часть графика) и сбросе (правая часть графика) нагрузки.

Режим рекуперации энергии показан на рис. 1.2.27, б. Из представленного графика видно, что при переходе двигателя из режима потребления энергии в генераторный режим фаза тока относительно фазы напряжения «переворачивается».

В составе рекуператора установлен пропорционально-интегрирующий (ПИ) регулятор в контуре управления величиной напряжения и два пропорционально-интегрирующих регулятора в контурах управления активной и реактивной составляющих тока. Входным сигналом регулятора напряжения является уровень постоянного напряжения Udc, в соответствии с величиной которого формируется значение активной составляющей потребляемого тока Ixv Величина реактивной составляющей потребляемого тока 1у£ вычисляется из величины тока Ixz и тангенса угла сдвига между током и напряжением. При нулевом сдвиге между током и напряжением рекуператор осуществляет обмен с питающей сетью только активной составляющей энергии. Имеющийся в составе рекуператора узел ориентации запоминает текущие мгновенные значения напряжений трехфазной сети (по каждой фазе в отдельности), и исходя из этихданных, вычисляеттекущее угловое положение вектора Aug, а также его амплитуду Ugm и угловую частоту (рис. 1.2.28).

Преобразователь координат (№ 1) выполняет преобразование фазных токов статора ABC в систему координат XY ортогонального типа, ориентированную по вектору напряжения. Далее, преобразователь координат (№ 2) трансформирует подвижную систему координат XY в неподвижную UV, синхронизированную с фазой А входного сетевого напряжения. Далее, векторный модуль преобразует полученный сигнал в широтно-модулированные импульсы управления силовыми ключами инвертора.

Технические характеристики рекуперативных блоков приведены в табл. 1.2.1.

Таблица 1.2.1. Основные характеристики рекуперативных блоков

Типоисполнение рекуперативного блока

ЭПВ-Р-ТППТ-

32-380-600

эпв-р-тппт-

63-380-600

эпв-р-тппт-

100-380-600

Номинальный выходной ток, А

32,0

63,0

100,0

Максимальный выходной ток, А

64,0

126,0

180,0

Ток срабатывания максимально-токовой защиты, А

80,0

160,0

195,0

Суммарная допускаемая мощность нагрузки, кВт

15,0

30,0

55,0

Номинальное напряжение питающей сети, В

380 (+10/-15 %)

Частота питающей сети, Гц

48…63

Номинальное выходное постоянное напряжение, В

600

Диапазон изменения выходного напряжения, В

580…650

Точность стабилизации выходного напряжения, %

Менее 5

Номинальная частота модуляции, Гц

5000

Диапазон изменения частоты модуляции, Гц

3500…10 000 с шагом 500

КПД в режиме потребления тока при номинальной нагрузке, %

94,0

Габаритные размеры, мм

230 x 400 x 230

410x 500x 250

Охлаждение

Принудительное, воздушное

Реализованы следующие виды защит: от коротких замыканий по выходу, от замыканий силовых шин на корпус, максимально-токовая защита, защита от перенапряжений, защита от исчезновения или недопустимого понижения напряжения сети, защита от сбоя синхронизации с сетью, защита от недопустимых отклонений напряжений цепей питания узла управления, защита от перегрева инвертора, защита от сбоев в системе управления.

Источник: Семенов Б. Ю. Силовая электроника: профессиональные решения. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2011. — 416 c.: ил.

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