Работает АВТ в режиме регулируемого источника постоянного тока с активным формированием тока, потребляемого от источника переменного напряжения. Он обеспечивает регулирование выходного напряжения ниже значения напряжения для неуправляемого ТМВ и функционирует при неизменном направлении выпрямленного тока, но допускает изменение полярности и регулирование выпрямленной ЭДС.
Работа АВТ имеет особенности. Для протекания тока в двух входных фазах в схеме АВТ открыты по одному ключу в двух плечах, в отключенном состоянии (входной ток равен нулю) – отпираются два ключа в одном плече для замыкания тока в цепи нагрузки с индуктивностью. Возможные состояния схемы АВТ представлены в табл.1, где отображены фазы сети, которые соединены с выводами p и n (рис.1), выпрямленное напряжение UB , токи в фазах сети и угол сдвига пространственного вектора тока.
При этом получаем 6 ненулевых векторов и три нулевых, когда выпрямитель от сети отключен и замкнуты оба ключа в одном из плеч схемы. Положения пространственного вектора тока представлены на рис.2,а. При этом нумерация положений вектора соответствует табл.1. Рассмотрим случай, когда cosφ=1 и пространственные вектора напряжения и тока сети совпадают по фазе. Разделим период на шесть интервалов соответственно моментам изменения полярности фазного напряжения сети. При этом интервалы соответствуют максимумам фазного напряжения сети и определяют положение пространственного вектора напряжения и тока в секторе 60°.
Для определения относительных (к периоду модуляции Т, соответствующему времени нахождения вектора в определенном положении) продолжительностей нахождения схемы в состояниях, которые обеспечивают формирование синтезируемого вращающегося пространственного вектора I (с траекторией, которая приближается к окружности) для сектора в 60° (рис.2,б) можно использовать соотношения:
δ1 =μsin(60 — θ); δ2 =μsinθ; δ0 =1 — δ1 — δ2 ,
где θ – угол поворота синтезируемого вектора, δ1 , δ2 , δ0 – относительная продолжительность (к Т ) нахождения схемы в состояниях, соответствующих ненулевым векторам I1 и I2 и нулевому, когда АВТ отключен от сети, интервал Т соответствует 1, μ=(0 — 1) – коэффициент модуляции по амплитуде (определяется как μ=Id /IdMAX ).
Измерительные трансформаторы напряжения. Измерительные трансформаторы ...
... Так же как и трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол ... трансформатора, соединенных по схеме Y0/Y0, или трехфазный трехобмоточный трансформатор НТМИ (рис.2, в). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных ... и скоротечностью процессов в электрических сетях, а также с тем, что ...
1.2 Моделирование схемы АВТ
Осциллограммы токов id , iФА , iА и напряжения фазы сети UA приведены на рис.3.
2. Автономный инвертор тока в режиме источника синусоидального напряжения
Регулируемый электропривод является неотъемлемым элементом системы энергосбережения. В значительной степени это касается электропривода переменного тока большой мощности, где используются высоковольтные асинхронные двигатели. При этом на первый план выходят вопросы качества преобразования энергии и к преобразователю частоты (ПЧ) предъявляются повышенные требования [ 1 ]. Для высоковольтного электропривода переменного тока «классическим» решением стало использование каскадных многоуровневых преобразователей частоты (МПЧ) типа «Perfect Harmony», схема которых достаточно сложна и при напряжении 6 кВ содержит 6 однофазных автономных инверторов напряжения на выходную фазу. Входные цепи содержат 18 выпрямителей с емкостными фильтрами, которые получают питание от трансформатора с 18 комплектами вторичных обмоток.
Более простое и перспективное решение в плане получения выходного синусоидального напряжения возможно на базе автономного инвертора тока (АИТ) с выходным емкостным фильтром при использовании ШИМ [ 2 – 4 ]. Тем более что форма напряжения близкая к синусоидальной обеспечивается во всем диапазоне регулирования выходной частоты. Известны решения высоковольтных ПЧ (ВПЧ) на базе АИТ [3 ], которые достаточно успешно конкурируют с МПЧ, например, Power Flex 7000 (фирма «Rockwell Аutomation»).
Структура силовых цепей ПЧ на базе АИТ в сочетании с активным выпрямителем тока существенно проще, чем у МПЧ. Схема АИТ выполнена на запираемых по цепи управления тиристорах с большими потерями на переключение. Это ограничивает возможности формирования выходного тока АИТ. Для снижения количества переключений используется избирательная ШИМ [ 3 ] с подавлением высших гармоник (5-й, 7-й, 11-й) при семи импульсах в полуволне выходного тока АИТ. При этом по данным [1 ] коэффициент гармоник (THD) выходного тока АИТ завышен и составляет порядка 5%. Несколько лучшие показатели для выходного тока и напряжения АИТ получены в [3 , 4 ] при использовании релейного регулятора для формирования тока нагрузки.
Известные решения применительно АИТ [ 2 – 4 ] ориентированы на формирование тока. Вместе с тем, вопрос использования АИТ в качестве источника синусоидального напряжения на данный момент времени изучен недостаточно. Проблема упрощения силовых цепей ВПЧ при соответствии показателей качества выходного напряжения и входного тока стандартам [1 ] на данное время остается актуальной. Ее решение будет способствовать расширению областей применения ВПЧ. Вместе с тем, перспективным является использование ПЧ на базе АИТ и в низковольтном электроприводе, где они вполне смогут конкурировать с «классическим» решением на базе двухуровневого инвертора с активным выпрямителем напряжения.
Автономный инвертор напряжения
... в выходном каскаде преобразователя нескольких прямоугольных напряжений, которые могут отличаться друг от друга по фазе и амплитуде. Оба метода приводят к снижению содержания высших гармоник в выходном напряжении. Синусоидальная форма выходного напряжения наиболее ...
Цель работы.
2.1 Принцип управления АИТ в режиме источника синусоидального выходного напряжения
Схема трехфазного мостового АИТ на запираемых по цепи управления ключах с односторонней проводимостью (рис.4) содержит выходной емкостной фильтр высших гармоник. Независимо от используемого алгоритма АИТ формирует на выходе ток iИ импульсной формы, который является суммой токов конденсатора iС и нагрузки iН (iИ =iC +iН ) . В работе [6 ] рассмотрен принцип формирования напряжения с использованием трех релейных регуляторов напряжения (РРН), обеспечивающий высокое качество выходного напряжения АИТ при минимальном количестве переключений ключей схемы.
При этом РРН фазы формируют сигналы управления ключами в плече АИТ Р и N , обеспечивающих протекание в выходной фазе АИТ импульсов тока положительной и отрицательной полярности. Распределение импульсов осуществляется в соответствии с тактом работы схемы. Такты (6 за период) определяются 1-й гармоникой тока iИ , которая отстает от напряжения на угол β. Необходимость определения β — недостаток данного решения.
Предложен алгоритм управления АИТ, при котором используется только сигнал задания на выходное напряжение АИТ. При этом в любой момент времени работает только один РРН в фазе, отклонение напряжения которой от заданного значения напряжения на данный момент времени наибольшее. Для уменьшения количества переключений ключей используется трехуровневый релейный регулятор напряжения.
Также предложено для устойчивой работы системы при формировании сигнала задания напряжения АИТ использовать коррекцию по току на входе.
2.2 Моделирование процессов в системе АИТ
Моделирование предложенных решений выполнено при использовании программного пакета MATLAB. Структура разработанной модели АИТ с активным выпрямителем тока (АВТ) на входе включает в себя: источник входного переменного напряжения, фильтр на входе АВТ, систему управления АВТ и АИТ, САР АВТ с ПИ — регулятором тока, блок коррекции задания АИТ, активно-индуктивную нагрузку ZH =10Oм, cosφ =0.8. Емкость конденсаторов выходного фильтра C =115 мкФ (QC =0.6 QL ), Ld =20mГн. Отклонение (delta) для РРН δ =5% от заданного значения амплитуды напряжения фазы нагрузки. Осциллограммы выходного напряжения АИТ ua, тока id , выходного тока фазы АИТ iИ , тока фазы нагрузки ia , а также напряжение для ключа K1 приведены на рис.6 при f2 =50 Гц.
При задании значения Id =(1-1.25) IdМИН коэффициент гармоник (THD) напряжения АИТ (при учете гармоник с порядком до 40) THD=3.06-3.57 %, частота переключений ключа АИТ fП =650-1300Гц. При том же токе нагрузки и f2 =25 Гц (снижении вдвое напряжения (U/f =const) и ZH =5 Ом, cosφ =0.8) для δ =5% THD=3.39-4.18 %. Значение частоты переключения увеличилось fП =1300-1600Гц. Значение fП можно уменьшить, если увеличить δ вдвое (до 10%) — в этом случае fП =650-1200Гц, но несколько увеличивается THD=7.01-6.5 %.
Дипломные работы релейная защита
... автоматики. Работа многих из этих устройств тесно связана с работой релейной защиты. Основной задачей построения релейной защиты ... релейной защиты должно быть увязано с технологическими защитами и автоматикой блока. Использование в устройствах автоматического управления ... допустимому току ; экономической плотности тока (для европейской части - 1,1); по допустимым потерям и отклонениям напряжения . ...
Важным достоинством использования релейного принципа формирования напряжения АИТ является то, что качество отработки напряжения практически не зависит от пульсаций тока id . Это позволяет уменьшить индуктивность сглаживающего дросселя Ld . Однако в схеме управления АВТ желательно использовать астатическую по среднему значению id систему регулирования (CАР).
Выводы
Рассмотрены принципы реализации активного выпрямителя тока с использованием ШИМ.
Рассмотрены принципы реализации автономного инвертирования тока в режиме источника синусоидального напряжения с использованием принципов релейной регулирования.
Предметом дальнейших исследований является разработка структуры САР применительно асинхронного ЭП с векторным управлением.
Важное замечание
При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена.
Окончательное завершение: январь 2014 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.
