Вентильных преобразователей

ходе преобразователя. В вентильных преобразователях, выпрямляющих переменный ток или преобразующих его из постоянного в переменный (инверторы), отношение напряжений на входе и выходе зависит от схемы включения вентилей. Поэтому если на вход преобразователя подается стандартное напряжение, то на выходе получается нестандартное.

В табл. 6.1 обобщены сведения о вентильных преобразователях различных типов.

Однако в вентильных преобразователях с естественной коммутацией вентилей недостижима полная синфазность основной гармоники потребляемого из сети тока и питающего напряжения, поэтому значения cos cp=l не могут быть получены. Сохраняется всегда и несинусоидальность тока, потребляемого из сети, хотя при применении многих многомостовых преобразователей значения v весьма близки к 1.

вентилей. В вентильных преобразователях с естественной коммутацией вентилей выключение тиристоров происходит за счет изменения полярности напряжения питающей сети и спада тока через вентиль к нулю. В преобразователях с искусственной коммутацией СУ обеспечивает также выключение вентилей в определенные моменты времени. В этой главе рассмотрены способы построения СУ вентильных преобразователей с естественной коммутацией.

В вентильных преобразователях, осуществляющих выпрямление или инвертирование, главное назначение трансформаторов состоит в обеспечении нужной схемы включения вентилей и согласовании напряжений на входе и выходе преобразователя. Поскольку соотношение напряжений на входе и выходе вентильных преобразователей зависит от схемы включения вентилей, при подаче на вход преобразователя стандартного напряжения на выходе напряжение будет нестандартным. Поэтому каждый преобразовательный трансформатор проектируют для конкретной схемы включения вентилей, определяющей специфику расчета и проектирования схемных обмоток, к которым подключается вентильный преобразователь.

Интенсивное развитие силовой полупроводниковой преобразовательной техники и ее использование в тиристорных электроприводах переменного и постоянного тока, вентильных преобразователях для электротермических и электротехнологических установок различного назначения привело к ухудшению показателей качества электроэнергии, предусмотренных ГОСТ 13109-67, а также к снижению естественного коэффициента мощности в сетях промышленного электроснабжения.

Интенсивное развитие силовой полупроводниковой преобразовательной техники и ее использование в тиристорных электроприводах переменного и постоянного тока, вентильных преобразователях для электротермических и электротехнологических установок различного назначения привело к ухудшению показателей качества электроэнергии, предусмотренных ГОСТ 13109-67*, а также к снижению естественного коэффициента мощности в сетях промышленного электроснабжения.

ГОСТ 13109—67* на качество электроэнергии длительно допускает на зажимах любого электроприемника несинусоидальность формы кривой напряжения, при которой действующее значение всех высших гармоник не превы-¦ шает 5 % действующего значения напряжения основной частоты. Однако во многих случаях несинусоидальность напряжения превышает пределы, нормированные ГОСТ 13109—67*. При вентильных преобразователях коэффициент несинусоидальности может достигнуть 20—25%.

Генерирование высших гармоник тока в вентильных преобразователях влечет за собой появление таких же гармоник напряжения в сети, питающей эти преобразователи, т. е. приводит к несинусоидальности напряжения в этой сети с вытекающими вредными последствиями для работы всех присоединений к этой сети.

В табл. 6.1 обобщены сведения о вентильных преобразователях различных типов.

Однако в вентильных преобразователях с естественной коммутацией вентилей недостижима полная синфазность основной гармоники потребляемого из сети тока и питающего напряжения, поэтому значения cos ср = 1 не могут быть получены. Сохраняется всегда и несинусоидальность тока, потребляемого из сети, хотя при применении многих многомостовых преобразователей значения v весьма близки к 1.

В первых двух схемах для последующего преобразования энергии скольжения применяются электрические машины ВД, а в третьей — преобразование осуществляется только с помощью вентильных преобразователей В и Я ( 7.11, в).

где P(t), Pa(t) — расчетные значения мощности, потребляемой от источника питания силовой цепью (якоря), и мощности возбуждения (индуктора); ? — коэффициент, учитывающий наличие отдельной цепи электромагнитного возбуждения: ? = 1 для различных типов МПТ и синхронных ЭМ, ? = () для асинхронных (индукционных) машин и для ЭМ с возбуждением от постоянных магнитов: W^ — накопленная ротором ЭМН кинетическая энергия; WTp — энергия потерь на трение (ротора ЭМН об окружающую среду, в опорах ротора и в подвижных контактах токосъема); W.in — энергия электрических потерь в силовой цепи (обмотке якоря, контактах, токоподводах, а также на сопротивлениях в проводящем направлении полупроводниковых элементов вентильных преобразователей, совмещенных с ЭМН); WM3r — энергия магнитных потерь (на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе); Ws — энергия электрических потерь на возбуждение; ?3 -время зарядного режима (для ЭМН t3 существенно меньше, чем для ЭХН. см. гл. 1),

Высшие гармоники на стороне постоянного тока вентильных преобразователей также отрицательно сказываются на работе потребителей: возникают дополнительные потери энергии, ухудшаются условия коммутации двигателей постоянного тока, появляются сбои в работе автоматики.

синусоидальности напряжения определяется выражением (7.1). При этом число учитываемых гармоник зависит от вида нелинейной нагрузки. Например, при оценке несинусоидальности в сетях с ДСП достаточно учесть 2, 3„ 4, 5, 6 и 7-ю гармоники. При наличии же 12-фазных вентильных преобразователей нужно учитывать гармоники до 25-го порядка включительно.

11, 13, 23 и 25-я. Таким образом, переход от 6- к 12-фазной схеме выпрямления приводит к исчезновению в напряжении сети гармоник с номерами v = 6(2?—1)±1. За счет этого несинусоидальность напряжения сети уменьшается примерно в 1,4 раза. 12-фазное выпрямле-чние можно получить путем параллельного включения трансформаторов 6-фазных вентильных преобразователей, при котором один трансформатор имеет схему со-

техники путем ее использования в тиристорных электроприводах переменного и постоянного тока, вентильных преобразователей для электротермических и электротехнологических установок различного назначения. Наряду с нелинейными нагрузками, в качестве которых будем рассматривать вентильные преобразователи, значительное распространение в системах электроснабжения получают несимметричные нагрузки, т. е. такие потребители электроэнергии, симметричное исполнение и режимы работы которых невозможны или нецелесообразны по конструктивным, технологическим и экономическим соображениям. Большое распространение в промышленности получили следующие несимметричные потребители электроэнергии: дуговые сталеплавильные печи трех- и однофазного исполнения; однофазные установки электрошлакового переплава мощностью до 10000 кВ-А; однофазные индукционные печи мощностью 160—16 000 кВ-А; РТП и графитировочные; хлораторы и др. При этом многие несимметричные нагрузки имеют существенно нелинейный характер.

для вентильных преобразователей

Рассмотрим расчет гармоник тока для наиболее распространенной нелинейной нагрузки •— вентильных преобразователей.

В данной схеме секция шин 10 кВ — общая для преобразовательных агрегатов и общепромышленной нагрузки 10 и 0,4 кВ. Допустимый коэффициент реактивной мощности на шинах 10 кВ tg
Высокий уровень интеграции элементов реальных устройств электрических машин, вентильных преобразователей, линий электропередачи и т. д. обусловливает сложный характер их математи-

Макромодели создают для отдельных типов функциональных устройств (электрических машин, вентильных преобразователей, линий электропередачи и т. д.) и их программные реализации накапливают в специальных библиотеках макромоделей подпрограмм. При достаточном богатстве таких библиотек становится гораздо проще описывать цепи для расчета, занося в Г-списки номера только граничных узлов соответствующих функциональных устройств и данные для идентификации их моделей в библиотеке. Но главное заключается в последующей рациональной организации формирования и обработке математической модели всей цепи с учетом особенностей моделирования этих ее элементов.