Лабораторная работа № 2
Исследование влияния на питающую сеть универсального источника питания для сварки на основе 6-фазной схемы выпрямления с уравнительным реактором.
2.1. Общие положения.
Техническое оснащение современного предприятия часто включает в себя разнородных потребителей электроэнергии, отличающихся влиянием на питающую сеть и требованиями к показателям ее качества.
Современные стандарты жестко регламентируют качественные показатели промышленной сети для различных потребителей. Одним из важнейших наборов таких показателей является совокупность параметров, характеризующих искажение формы тока и напряжения сети.
В данной работе исследуется сварочный выпрямитель с номинальным сварочным током 315 А.
Анализ выполнен с применением системы MATLAB и использованием пакета SPS.
На рис.2.1 представлена структура модели сварочного выпрямителя.
Позиции на рис. 2.1 расшифровываются следующим образом.
1 – 3-фазная сеть ~ 380 В, 50 Гц с учетом активных и реактивных потерь в линии электропередачи.
2 – фильтр гармоник, параметрами настройки которого являются: схема, линейное напряжение, резонансная частота, реактивная мощность и добротность.
3 – силовой трансформатор. Его параметры частично задаются в относительных единицах (о.е.). Правила пересчета в о.е. изложены в справочной системе Help SPS. При необходимости могут быть введены реальная кривая намагничивания материала магнитопровода, параметры петли гистерезиса.
4 – дополнительные трансформаторы с единичным коэффициентом трансформации. В библиотеке SPS имеется 3-фазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, выходные напряжения которых синфазны. Схема выпрямителя с уравнительным реактором предполагает противофазное включение обмоток. Таким образом, элемент 4 выполняет функцию силового инвертора; параметры трансформаторов 4 заданы близкими к идеальным и не влияют на процессы в преобразователе.
Рис. 2.1
5 – генераторы импульсов управления группами тиристоров. Задаются амплитуда, длительность, частота и фазовый сдвиг.
6 – управляемые вентили (тиристоры) с защитными RC цепями.
7 – уравнительный реактор. Индуктивность секции штатного реактора 0,0017 Гн, коэффициент связи между секциями 0,4.
8 – цепь нагрузки. Ее параметры устанавливаются в зависимости от выбранного режима. В номинальном режиме активное сопротивление 0,1 Ом; индуктивность сглаживающего дросселя 210 млГн.
9 – блок быстрого дискретного преобразования Фурье (FFT). Этот блок управляется графическим интерфейсом пользователя Powergui (поз. 10). Если в Powergui выбрана опция FFT, открывается меню настроек, среди которых опорная частота, частота высшей гармоники, время начала выборки периода сигнала для анализа, источник информации (структура) и др.
Пользователь может наблюдать гистограмму амплитудного спектра сигнала, сохранять в рабочем пространстве MATLAB значения амплитуд, если подключен блок To Workspace (поз. 11 на рис. 2.1) и задано имя переменной (Harm).
12 – измерители тока («идеальные» шунты).
13 – измерители напряжения. Последние 2 блока служат для согласования компонентов библиотек SPS и Simulink.
14 – блок сохранения данных в рабочем пространстве, в данном случае массива значений тока фазы (первичной обмотки силового трансформатора) для последующей обработки.
15 – приборы наблюдения сигналов (осциллографы). Заметим, что для работы блока Powergui в режиме FFT в меню Data History прибора наблюдения следует выбрать опцию Structure with time.
На рис. 2.2 показана форма тока фазы питающей сети при угле управления α=60°.
Рис. 2.2
Серая жирная линия – результат моделирования, черная – сигнал, восстановленный по амплитудному и фазовому спектрам.