Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Desktop / 4 / 4розділ.doc
Скачиваний:
28
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
14.26 Mб
Скачать

4.3.6.2 Каскадні схеми з вихідним підсумовуючим трансформатором

Розглянуті вище рішення можна використовувати при безпосередньому підключенні АД, або при наявності проміжного підвищуючого трансформатору (наприклад, у схемі двотрансформаторного перетворювача частоти - п.6.1.1). Наявність проміжного трансформатора, що підвищує, характерна і для енергетичних пристроїв, наприклад, вітроенергетичної установки з низьковольтними генераторами. Стабілізація і регулювання напруги здійснюється в ланці постійного струму з подальшим перетворенням у змінний струм за допомогою АІН на вході підвищуючого трансформатора. Використання каскадного БАІН з паралельним включенням трирівневих інверторів напруги (ТАІН) обумовлене необхідністю забезпечити функціонування системи при відключенні одного з інверторів. Крім того, потужність ділиться між ТАІН, що дозволяє уникнути паралельного з'єднання ключів ТАІН при одночасному поліпшенні якості вихідної напруги.

Розглянемо варіант каскадного БАІН з вихідним підсумовуючим трансформатором, схема силових кіл якого приведена на рис.4.119. Особливість даного рішення в тому, що передбачається одночасна (паралельна) робота декількох (n) інверторів на загальний трансформатор при використанні n незалежних комплектів первинних обмоток. Для аналізу принципу реалізації БАІН використовуємо схему заміщення рис.4.120 із спільним контуром намагнічування Z0. Магніторушійні сили (МРС) ідентичних обмоток, що розміщені на одному стрижні осердя трансформатора, підсумовуються - тобто .

ЕРС еа створюється спільною дією фазної напруги всіх інверторів. Представимо фази ТАІН як джерела ЕРС еаi=uai. Напруга в контурі, що намагнічує, відповідно до методу вузлової напруги

, (4.82)

де- провідність фази первинної обмотки- провідність контуру , що намагнічує

- провідність вихідного кола.

Приведемо параметри обмоток до первинної обмотки, тоді для вихідної обмотки Х12=n2Х2 (n=U1/U2). Виходимо з даних досвіду КЗ, коли коротке замикання має місце для всіх первинних обмоток. Тоді

,

еквівалентний опір первинних обмоток Z=Z1/n. Приймаємо, що Z=Z12=Zk/2 тоді опір первинної обмотки Z1=nZ12. З врахуванням цього γ2=nγ. Якщо нехтувати γ0, отримуємо

. (4.83)

Розглянемо трансформатор с uk=10%, при цьому для номінального навантаження складе приблизно 9. Тоді при n=2 отримуємо (для першої гармонікиU0(1)=0.95U(1)).

У режимі холостого ходу .

З (4.83) витікає, що напруга в контурі, що намагнічує, і, відповідно, на виході трансформатора визначається сумою вихідної фазної напруги ТАІН, як і в каскадних МПЧ з послідовним з'єднанням інверторів. При використанні синусоїдальної ШІМ з достатньо високою частотою fМ модулюючої напруги спектр вихідної напруги ТАІН містить основну (першу - f) і вищі гармоніки в смузі частот з центрами кратними частоті модуляції mf=fМ/f, 2mf, 3mf, і т.д. Використання трансформатора, що підсумовує, передбачає максимальне послаблення у вихідному струмі ТАІН постійної і низькочастотних гармонік, що може бути досягнуте при повній симетрії позитивної і негативної півхвиль вихідної напруги фаз ТАІН і використанням високої fМ.

Для поліпшення гармонійного складу u0 при однаковій напрузі завдання різних ТАІН доцільно використовувати для них зсув модулюючої напруги за фазою на кут . При двох ТАІН. Вищі гармоніки напруги ТАІН в смузі частот з центрами, кратність яких непарна, змінюються в протифазі, і відсутні у вихідній напрузі трансформатора. В той же час, останні гармоніки підсумовуються, але їх відносне значення залишається незмінним. Таким чином, THD знижується практично удвічі, а еквівалентна частота модуляції подвоюється. Кількість рівнів в результуючій напрузіu0 при цьому N=17.

Струм в первинній обмотці трансформатора .

Гармоніки струму .

Таким чином, струм первинної обмотки містить основну і вищі гармоніки в смузі частот з центрами, кратність частот яких непарна (в u0 вони відсутні). Вищі гармоніки струму первинних обмоток змінюються в протифазі, і у вихідному струмі відсутні. Струм, обумовлений дією цих гармонік по аналогії з паралельним з'єднанням АІН, назвемо зрівняльним. Значення зрівняльного струму практично не залежить від навантаження. У струмі, що намагнічує, і струмі вторинної обмотки високочастотні складові мінімальні, і не роблять істотного впливу на потужність втрат в сталі. В той же час, наявність високочастотних складових струму первинних обмоток обумовлює збільшення діючого значення струму і втрат енергії на нагрівання обмоток, інший чинник збільшення втрат – витіснення струму на поверхню провідників високочастотними складовими. Амплітуди високочастотних гармонік струму визначаються частотою модуляції fМ і індуктивністю первинної обмотки L1.

Гармоніка струму первинної обмотки з кратністю k(активним опором обмотки нехтуємо)

,

де U(1)– діюче значення першої гармоніки,U(k) – відносне значення гармоніки напруги фази з кратністюk.

Відповідно до визначення досвіду КЗ .

При одночасному включенні всіх обмоток струм однієї первинної обмотки .

Відносне значення найбільшої гармоніки струму:

.

У спектрі напруги фази ТАІН (рис.4.118) при частоті модуляції fM=2000 Гц найбільшими є гармоніки в смузі частот з центромmf=40 – максимальне значення складаєU(35)=U(45)=10.5% від першої гармонікиU(1)(у тій же смузі частот (рис.4.118) маємо амплітуди гармонік напругиU(39)=U(41)=7.5% іU(33)=U(47)=3.5%). Обмеження значення найбільшої гармоніки струму на рівні 10% досягається вже приuk=6%.

Для ефективного придушення амплітуди зрівнювального струму без підвищення ukслід підвищувати значенняfM в три і більше разів.

Каскадні схеми з послідовним з’єднанням інверторів за колом

постійного струму при загальному джерелі живлення

У вітроенергетиці для генераторів середньої напруги (3.3-10 кВ) з постійними магнітами та випрямлячем доцільно використання nнизьковольтних АІН, що за колом постійного струму з’єднані послідовно. Кожний АІН має у колі постійного струму підвищуючий імпульсний перетворювач для стабілізації напруги. Вихідні кола АІН мають реактори і через окремі двохобмоткові або підсумовуючі трансформатори підключено до мережі змінного струму. При цьому використовуються принципи, що розглянуто вище. Це рішення при потужностях у декілька МВт за рахунок підвищення напруги генератора дозволяє значно зменшити струм, що спрощує передавання енергії до перетворювача.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке 4