Исследование одномостового /одногруппового преобразователя в режиме инвертирования

Цель работы: изучение особенностей работы одномостового/одногруппового преобразователя в режиме инвертирования, освоение методов его испытаний и наладки.

 

 

2.5.1. Вопросы для самоподготовки

При ответах на вопросы следует пользоваться схемой замещения преобразователя и диаграммами рассматриваемого режима.

1. Привести примеры систем в электроэнергетике, в которых используется трехфазный мостовой преобразователь, работающий в режиме инвертирования.

2. Каковы условия перевода преобразователя из режима выпрямления в режим инвертирования?

3. Почему при работе преобразователя в режиме инвертирования (в отличие от режима выпрямления) вводится параметр угол восстановления управляющих свойств вентиля – δ?

4. На диаграмме напряжения на тиристоре для преобразователя, работающего в режиме инвертирования, показать углы α, β, γ, δ.

5. Как изменяется угол коммутации с увеличением угла β? Как изменяется угол коммутации с увеличением тока I_d? Показать с помощью диаграмм токов и напряжений тиристоров причину изменения.

6. С увеличением тока I_d как изменяется угол δ? Показать с помощью диаграмм напряжения на тиристоре и токов коммутирующих тиристоров причину изменения угла δ.

7. С помощью диаграммы напряжения на тиристоре вывести взаимосвязь значений β, γ, δ при β ≤ 60 град. эл.; при 90 ≥ β ≥ 60 град. эл.; при 90 ≤ β ≤ γ/2.

8. По семейству внешних характеристик преобразователя, работающего в режиме инвертирования при постоянных значениях β и Е ₂ выяснить, как изменяется (вырастет или снизится) напряжение U_d с ростом тока I_d. Объяснить характер изменения.

9. Для чего в режиме инвертирования рассматриваются внешние характеристики при постоянном значении угла δ? Каков вид этих характеристик при изменении β от 0 до 90+γ/2?

10. При постоянном значении β увеличивается ток I_d. При этом допускаем, что перегрев тиристоров не происходит. Какие факторы ограничат максимальное значение этого тока?

11. При постоянном значении I_d преобразователь переводится в режим инвертирования. Инвертируемая преобразователем мощность растет с ростом U_d. Какими факторами ограничивается максимальное значение инвертируемой мощности. Пояснить с помощью внешних характеристик.

12. С помощью диаграмм фазных напряжений и токов вывести выражение для cosφ первых гармоник фазных тока и напряжения при γ=0. Как влияет на cosφ увеличение γ?

 

 

2.5.2. Предварительная подготовка

1. Для параметров заданного варианта (табл. 2.1) построить диаграммы:

- напряжений между шинами постоянного тока и нулевой точкой трансформатора U _П0 и U _К0;

- напряжения на шинах постоянного тока U_d;

- напряжения на одном из тиристоров u_V;

- токов тиристоров;

- тока одной из фаз трансформатора;

- первой гармоники тока одной из фаз трансформатора.

 

Таблица 2.1

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
β	50	80	50	45	65	60	70	50	50	50	80	45	60
γ	10	20	15	20	15	10	20	20	30	15	10	5	20

2. Построить в относительных единицах семейство внешних характеристик для преобразователя, работающего в режиме инвертирования. На характеристиках указать точку, соответствующую режиму построенных диаграмм.

3. Подготовить данные, необходимые для синхронизации СИФУ и силовой части:

- на диаграммах фазных напряжений показать необходимый диапазон углов управления α;

- определить необходимую для синхронизации группу соединения обмоток трансформатора синхронизации и найти опорные синусоиды для каналов 1…6.

4. Ознакомиться с программой испытаний (п. 2.5.3.).

Нарисовать принципиальную электрическую схему, которую надо собрать на стенде для выполнения программы испытаний.

5. Для схемы п. 4 рассчитать напряжения на шинах постоянного тока выпрямителя и инвертора, ток I_d, приняв угол управления выпрямителем α_В=0 град. эл., L γв= L γи=1,1 мГн; Е ₂=12 В, R_d =1 Ом, угол управления β соответствует заданному варианту. Падение напряжения на одном тиристоре одного моста принять 1,2 В.

6. Для контура постоянного тока I_d записать уравнение по закону Кирхгофа и решить его графически, приняв выражения для напряжений на выпрямителе и на инверторе соответствующими их внешним характеристикам.

7. На основе анализа результатов ответа на п. 5 определить порядок операций по включению выпрямителя, инвертора и их СИФУ.

8. По каждому пункту программы испытаний продумать и перечислить действия (операции), которые надо провести, в том порядке, который необходим для выполнения соответствующего пункта программы.

9. Подготовить таблицы, системы координат и расчетные выражения для обработки экспериментальных данных.

 

 

Программа испытаний

1. В соответствии с данными предварительной подготовки провести синхронизацию СИФУ и силовой части. Синхронизация производится без подачи напряжения на силовую часть.

2. Собрать схему последовательно включенных источника питания (левый преобразователь в режиме выпрямления), реактора 8 мГн, резистора R_d =1 Ом, инвертора (правый преобразователь).

3. Выставить углы управления преобразователями 90 град. эл..

4. Измерить в режиме холостого хода P, Q, S трансформатора инвертора.

5. Включить выпрямитель и убедиться в его работоспособности и управляемости. Во избежание перегрева элементов долго работать в режиме больших токов (>15 А) не рекомендуется.

6. Выставить угол управления выпрямителем 90 град. эл..

7. Включить инвертор и выставить режим, близкий к расчетному (п. 5 предварительной подготовки).

7. Провести следующие измерения:

- постоянного тока инвертора I_d;

- напряжения на шинах постоянного тока выпрямителя U_{d В};

- напряжения на шинах постоянного тока инвертора U_{d И};

- угол управления выпрямителя α_В;

- угол управления инвертора β_И;

- угол коммутации выпрямителя γ_В;

- угол коммутации инвертора γ_И;

- P, Q, S на стороне ВН трансформатора инвертора.

8. Снять следующие осциллограммы:

- напряжение на тиристоре выпрямителя u_{V В};

- напряжение на тиристоре инвертора u_{V И};

- напряжение на шинах постоянного тока инвертора u_{d И};

- ток фазы инвертора i _ФИ.

9. Снять следующие зависимости от величины выпрямленного тока I_d при постоянном значении угла β:

- напряжения на шинах постоянного тока инвертора (внешняя характеристика);

- угла коммутации γ инвертора,

- угла δ инвертора,

- P, Q, S на стороне ВН трансформатора.

 

 

Содержание отчета

1. Результаты предварительной подготовки.

2. Экспериментальные данные (величины, таблицы, осциллограммы). На осциллограммах показать углы α, β, γ, δ, среднее значение U_d, величину тока I_d.

3. Внешняя характеристика инвертора.

4. Зависимость углов γ и δ от тока I_d инвертора.

5. Зависимость P, Q, S от тока I_d на стороне ВН трансформатора инвертора за вычетом мощностей холостого хода.

Примечание: Каждый этап обработки экспериментальных данных (зависимостей, осциллограмм по п.п. 2 – 5) должен сопровождаться анализом и выводами.