Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Топ:
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного хозяйства...
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...
Интересное:
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Дисциплины:
2017-07-25 | 403 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Данный класс ПЧ, получивших название непосредственных преобразователей (НПЧ), характерен однократным преобразованием энергии. Потребляемая из сети переменного тока электроэнергия с неизменными напряжением и частотой преобразуется в одном силовом устройстве в энергию переменного тока с регулируемыми по амплитуде и частоте напряжением и током нагрузки (обычно трехфазного двигателя). В структурном отношении НПЧ весьма прост, его основу составляет реверсивный УП постоянного тока, в качестве которого наиболее часто используется рассмотренный раньше тиристорный выпрямитель. Если изменять синусоидально с определенной частотой управляющее напряжение УП, то на его выходе получим выпрямленную ЭДС, синусоидально изменяющуюся с той же частотой и приложенную к однофазной нагрузке переменного тока. Изменяя частоту и амплитуду управляющего сигнала, будем изменять соответственно частоту и амплитуду ЭДС. Очевидно, что для трехфазной нагрузки потребуется три комплекта реверсивных УП, работающих с синхронизированным сдвигом фаз в 120° по выходной ЭДС НПЧ.
Схема соединения вентильных групп НПЧ приведена на рис. 2.38. Каждая вентильная группа (IВГ, IIВГ, IIIВГ), предназначенная для одной фазы нагрузки, состоит из двух подгрупп (ВГ1 и ВГ2) и собрана по трехфазной реверсивной нулевой схеме. Трехфазная симметричная нагрузка позволяет исключить нулевой провод, который требуется в однофазном варианте НПЧ. В отличие от нулевой схемы управляемого выпрямителя для нагрузки постоянного тока, НПЧ может работать и без трансформатора, если не требуется согласования напряжений сети и нагрузки. Для ограничения уравнительных токов при совместном управлении вентильными подгруппами включаются уравнительные реакторы УР1 и УР2. Данная схема содержит 18 тиристоров, что превышает число силовых вентилей в ПЧ с автономным инвертором. При желании уменьшить пульсации от высших гармонических в составе напряжения и тока нагрузки и повысить коэффициент мощности НПЧ применяют мостовые схемы вентильных подгрупп, как показано на рис. 2.39.
|
С одной стороны, выходная фазная ЭДС НПЧ, усредненная на интервале проводимости, определяется согласно (2.9)
|
Eп = Edocosa. (2.83)
С другой стороны, для выходной ЭДС принимаем синусоидальную форму с требуемыми значениями амплитуды Eпm и частоты w = 2p / Tп
Eп = Eпmsinwпt. (2.84)
Из (2.83) и (2.84) находим необходимый закон изменения угла открывания вентильной группы одной фазы
. (2.85)
Данный закон регулирования угла открывания реализуется с помощью СИФУ, характеристика управления которого определяется (2.54) и (2.57). Тогда для косину-соидальной формы опорного напряжения Uоп = Uпmcosa напряжение управления с учетом (2.54) и (2.85) будет
, (2.86)
а для пилообразной линейной формы опорного напряжения
. (2.87)
Таким образом, задавая на входе СИФУ периодические функции напряжения управления (2.86) или (2.87), получаем на выходе НПЧ синусоидально изменяющуюся ЭДС. При этом частота ЭДС равна частоте напряжения управления, которая, в свою очередь, определяется соответствующим задающим напряжением
wп = kпfUзf, (2.88)
где kпf - передаточный коэффициент, 1/(В с).
Выражение (2.88) можно рассматривать как формулу характеристики управления НПЧ по каналу частоты. Амплитуда ЭДС определяется амплитудой Uу согласно (2.86) и (2.87) соответственно:
; (2.89)
. (2.90)
Выражения (2.89) и (2.90) математически описывают характеристики управления НПЧ по каналу ЭДС, которые совпадают с характеристиками управления для выпрямленной ЭДС управляемого выпрямителя. Синусоидальная форма ЭДС соответствует так называемой гладкой составляющей ЭДС, то есть усредненным на интервалах проводимости значениям. В действительности кривая мгновенной ЭДС формируется из кусочно-синусоидальных импульсов.
На рис. 2.40 показано изменение выпрямленной ЭДС на группе вентилей с общими катодами в зависимости от изменения напряжения управления. Аналогичная диаграмма может быть построена и для ЭДС группы вентилей с общими анодами. Тогда средняя выходная фазная ЭДС цепи нагрузки будет определяться как алгебраическая сумма средних ЭДС вентильных групп с общими катодами и с общими анодами.
В составе выходной ЭДС НПЧ содержится широкий спектр высших гармоник, определяемый как частотой питающей сети, так и частотой цепи нагрузки. Этот приводит к дополнительному снижению коэффициента мощности. Рассматривая НПЧ как управляемый выпрямитель с синусоидально изменяющейся выпрямленной ЭДС, имеем коэффициент сдвига kc (основную составляющую коэффициента мощности)от изменения угла открывания управляемых вентилей:
|
, (2.91)
где g - угол коммутации вентилей.
Подстановка a из (2.85) в (2.91) при Епm =Еdo и без учета g дает
.
Таким образом, изменение a приводит к периодическому изменению kс от 0 до 1. Очевидно, в среднем за полупериод kс = 2/p = 0,64. Снижение Епm /Еdo приводит к еще большему уменьшению kс. Индуктивность нагрузки и несинусоидальность токов нагрузки снижают дополнительно результирующий коэффициент мощности НПЧ. Для повышения коэффициента мощности НПЧ могут применяться компенсирующие средства в виде конденсаторов, устанавливаемых на первичной стороне.
Особенность НПЧ как управляемого источника частоты - это однозонное регулирование частоты вниз от частоты питающей сети. Период выходной ЭДС НПЧ Tп составляется из интервалов проводимости вентильных групп Tс /p, число которых N превышает пульсность выпрямления p вентильной группы. Если принять, что в период Tп укладывается целое число интервалов проводимости, то
, (2.92)
где Tс - период напряжения сети; n = 0, 1, 2, З...
Теоретически при п = 0 Tп = Tс, то есть максимально возможная частота НПЧ равна частоте сети. Однако практически период Tп должен превышать возможный дрейф частоты управляющего сигнала tf и бестоковую паузу to при переключении вентильных групп с раздельным управлением. При сделанном допущении о целом числе интервалов проводимости в периоде Tп и с учетом того, что и , получим для минимального Tп в соответствии с (2.92) для трехфазного НПЧ, вентильная группа которого имеет p = 3
.
Таким образом, максимальная частота, практически реализуемая в НПЧ, примерно в два раза меньше частоты питающей сети. Это является определенным недостатком для НПЧ, используемых в системах электропривода. Сниженная частота НПЧ по сравнению с номинальной частотой сети приводит к недоиспользованию двигателя по скорости, а следовательно, и по мощности. Поэтому целесообразно применение асинхронных двигателей с номинальной частотой меньше 50 Гц. Однократное преобразование энергии переменного тока с высоким КПД делает НПЧ перспективным преобразователем, управляющим наиболее массовым и дешевым типом двигателя - асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Структурная идентичность НПЧ с реверсивным управляемым выпрямителем является предпосылкой для схемной и конструктивной унификации данных преобразователей. Выполненная в виде унифицированного блока-модуля шестивентильная управляемая группа может использоваться как составляющая часть при построении управляемых выпрямителей, а также при построении НПЧ.
|
При инженерных расчетах преобразователь частоты с непосредственной связью с питающей сетью в линейном приближении по каналу регулирования амплитуды выходной ЭДС имеет передаточные функции, аналогичные передаточным функциям управляемого выпрямителя (2.62) – (2.64). По каналу регулирования частоты такой преобразователь приближенно можно считать безынерционным звеном.
Преобразователи частоты с непосредственной связью и их характеристики подробно рассмотрены в /1/.
Вопросы для самопроверки
1. На основе схем каких устройств строятся силовые схемы преобразователей частоты с непосредственной связью с питающей сетью?
2. Из каких функционально законченных устройств состоит трехфазный преобразователь частоты с непосредственной связью с питающей сетью?
3. Что является выходными координатами преобразователей частоты с непосредственной связью с питающей сетью?
4. Что является входными координатами преобразователей частоты с непосредственной связью с питающей сетью?
5. Поясните назначение задающего устройства в составе системы управления преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью?.
6. Почему вентильная группа для каждой фазы нагрузки преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью должна иметь две вентильные подгруппы?
7. Перечислите основные достоинства трехфазно-трехфазной схемы преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью, построенной на основе нулевых вентильных подгрупп.
8. В чем основной недостаток трехфазно-трехфазной схемы преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью, построенной на основе нулевых вентильных подгрупп?
9. В чем основное достоинство трехфазно-трехфазной схемы преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью, построенной на основе мостовых вентильных подгрупп?
10. Перечислите основные недостатки трехфазно-трехфазной схемы преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью, построенной на основе мостовых вентильных подгрупп.
11. Можно ли использовать бестрансформаторные схемы преобразователей частоты с непосредственной связью с питающей сетью, выполненные на основе мостовых вентильных подгрупп, при работе на трехфазную нагрузку с электрически объединенными фазами?
|
12. Какие способы управления вентильными группами можно использовать в преобразователях частоты с непосредственной связью с питающей сетью?
13. Когда в схемах преобразователей частоты с непосредственной связью с питающей сетью должны использоваться уравнительные реакторы?
14. Приведите формулу зависимости напряжения управления от времени на входе системы импульсно-фазового управления вентильной группой одной из фаз преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью при арккосинусоидальных опорных напряжениях.
15. Приведите формулу зависимости напряжения управления от времени на входе системы импульсно-фазового управления вентильной группой одной из фаз преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью при линейных пилообразных опорных напряжениях.
16. Приведите формулу характеристики управления по каналу частоты преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью.
17. Приведите формулу характеристики управления по каналу амплитуды выходной ЭДС преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью при арккосинусоидальных опорных напряжениях.
18. Приведите формулу характеристики управления по каналу амплитуды выходной ЭДС преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью при пилообразных линейных опорных напряжениях.
19. Чему равно максимально возможное усредненное значение коэффициента сдвига между первыми гармониками напряжения питающей сети и тока, потребляемого преобразователем частоты с непосредственной связью с питающей сетью?
20. Почему частота выходной ЭДС преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью регулируется дискретно?
21. Какому значению теоретически равна максимально возможная частота выходной ЭДС преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью?
22. Какому значению практически равен минимальный период выходной ЭДС трехфазного преобразователя частоты с непосредственной связью с питающей сетью при нулевых вентильных подгруппах?
23. Перечислите основные достоинства преобразователей частоты с непосредственной связью с питающей сетью.
24. Перечислите основные недостатки преобразователей частоты с непосредственной связью с питающей сетью.
25. Каким динамическим звеном по каналу регулирования частоты выходной ЭДС может быть представлен при инженерных расчетах преобразователь частоты с непосредственной связью с питающей сетью?
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ
|
|
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!