12. Гармоніки струму мережі перетворювачів спеціального призначення

На базі трифазної мостової схеми реалізується ряд схем пере­творювачів із природною і штучною комутацією. Ці схеми мають поліпшені енергетичні показники: менше споживання реактив­ної потужності і спотворення форми кривої струму мережі, у ряді випадків знижуються масогабаритні показники. Для нереверсив­ного електропривода застосовується двомостова схема з послідов­ним ввімкненням керованого і некерованого шестифазних пере­творювачів (рис. 7.7).

За ступенем спотворення струму і напруги мережі ця схема зай­має проміжне значення між 6- і 12-фазними мостовими схемами із симетричним керуванням.

Для потужних реверсивних електроприводів постійного стру­му використовуються дво- і більш мостові зустрічно-паралельні схеми з почерговим керуванням. Кожний міст керується симет­рично, однак при регулюванні випрямленої напруги кути керуван­ня мостів змінюються по черзі. Це дозволяє істотно знизити спо­живання перетворювачем реактивної потужності.

При регулюванні напруги можуть бути використані різні за­кони зміни кутів керування перетворювачами, тому доцільно рівні гармонік струму мережі визначати у функції відносного середньо­го значення випрямленої напруги Е^. Гармоніки струму мережі зручно відносити до середнього значення струму навантаження пе­ретворювача І_й. У розглянутих схемах діючі значення струму ме­режі і його 1-ї гармоніки та перших двох — чотирьох гармонік ви­являються близькими. У практиці проектування значення Е_й, і /₍ при різних режимах роботи перетворювача звичайно відомі.

Рис. 7.8

На рис. 7.8 зображені криві І_п/І=/{Е^) для схем з почерговим регулюванням двох мостів. При одноякірних електродвигунах кра­щим є паралельне сполучення по черзі керованих перетворювачів, при двоякірних — послідовне. Як показали вимірювання в мережі

10 кВ, при застосуванні почергового керування к_исзнижується у 2 рази в порівнянні з одночасним керуванням.

В асинхронно-вентильному каскаді гармонічний склад кривої струму інвертора визначається так само, як для реверсивного пе­ретворювача із симетричним чи комбінованим керуванням. При симетричному керуванні амплітуда лг-ї гармоніки:

при комбінованому

Скомпенсований вентильний електропривод може бути реа­лізований при послідовному чи паралельному включенні перетво­рювачів, що працюють з рівними за значенням, але протилежни­ми за знаком кутами керування. Крива струму мережі виявляється несинусоїдальною. При живленні двох перетворювачів через трансформатори з однаковими групами сполучень амплітудне зна­чення гармоніки має вигляд:

де /_пт— амплітудне значення п-і гармоніки базового перетво­рювача, що комутується за трифазною мостовою схемою.

У відносних одиницях (стосовно амплітуди першої гармоні­ки) при а=0:

де — £7^відносне значення випрямленої напруги.

При зсуві фаз між вторинними напругами випрямлячів амплі­тудне значення п-ї гармоніки у відносних одиницях визначається за формулою:

Г_пт. = (1 /л)со$асо5(л агссоз £/,,)>

г

. н П 5111—

Рис. 7.9

На рис. 7.9 зображені графіки зміни амплітуд гармонік струму мережі скомпенсованого перетворювача при роботі на індуктив­не навантаження і проти-ЕРС. Як видно з графіків, характерним для скомпенсованих перетворювачів є гармонічний характер зміни амплітуд вищих гармонік при регулюванні випрямленої напруги. У деяких випадках спектр вищих гармонік стає ширшим, ніж у перетворювачів із природною комутацією. Однак рівень гармонік скомпенсованих перетворювачів нижчий, ніж у звичайного мос­тового перетворювача.

Частотно-регульовані джерела реактивної потужності харак­теризуються змінною частотою струму в акумуляторі (реакторі абс конденсаторі). Схема найпростішого частотно-регульованого три­фазного джерела реактивної потужності наведена на рис. 7.10.

СО

О—♦

Во

Со

І I

] Ѵ83, Ѵ8А\ I

Ѵ85, Ѵ8б\

Рис. 7.10

Рис. 7.11

Струм мережі джерела реактивної потужності в кожній фазі являє собою переривчасту криву, що складається з окремих діля­нок, що відповідають провідності даної фази (рис. 7.11).

Джерело реактивної потужності є джерелом гармонік струму, рівні і частоти яких у загальному випадку залежать від частоти сиг­налів керування, що надходять на силові вентилі схеми, та іншю параметрів. У кривих струму відсутні парні гармоніки, спектри різних фаз можуть значно відрізнятися один від одного. Гармоні­ки можуть бути також некратними частоті мережі.