12.2 Непосредственный полупроводниковый преобразователь частоты (нппч)

В НППЧ отсутствует преобразование переменного тока в постоянный и наоборот, преобразование частоты осуществляется за счет естественной коммутации вентилей. На входе напряжение U и частота , за счет коммутации вентильных групп на выходе схемы, куда подключается ГЭД, напряжение и частота изменяются до U и

Гармонический состав выходного напряжения характеризуется:

1. Коэффициентом искажения - , где - действующее значение выходного напряжения основной гармоники,

-действующее значение выходного напряжения преобразователя.

2. Коэффициентом гармоник -

,

где –действующее значение к-той гармоники выходного напряжения.

3. Относительным значением действующего выходного напряжения

В НППЧ наиболее широко применяется мостовая трехфазная схема выпрямлении, для которой = 0,997-коэффициент искажения, и =0,01 –коэффициент гармоник.

К достоинствам НППЧ относится высокий КПД и малая мощность тиристоров, отсутствие элементов искусственной коммутации тиристоров, что увеличивает надежность и снижает габариты преобразователя. Кроме того, имеется возможность получения низких частот при благоприятной форме выходного напряжения, а также простой обмен активной и реактивной энергией между СГ и ГЭД.

К недостаткам НППЧ можно отнести ограничение верхнего предела выходной частоты до 50% частоты питающего генератора, а также сложность коммутационного оборудования.

Структуры ГЭУ переменного тока с ППЧ принципиально не отличаются от установок без преобразователей частоты. Но в схемах ГЭУ с ППЧ имеется существенное отличие, связанное с тем, что регулирование напряжения и частоты ГЭД переменного тока осуществляется преобразователем при неизменных параметрах напряжения и частоты на шинах электродвижения. Благодаря этому создается возможность применения единых ЭЭУ с использованием ГЭУ этого типа.

12.3 Есэ с повышенным переменным напряжением 800в и гэд постоянного тока

Повышение напряжения снижает токи генераторов и выпрямленный ток, что уменьшает расход меди, массу и токи автоматов (рис.12.3.). Судовые потребители получают питание от трансформаторов или от отдельного СГ, а для ответственных ставят еще и отдельный преобразователь.

ГЭУ переменного тока с ЕСЭ (рис.12.4). Пуск ГЭД осуществляется при пониженной частоте от двух любых генераторов при ВРШ в 0 положении, а затем работа при номинальной частоте. Регулирование скорости судна осуществляется ВРШ, а синхронный ГЭД вращается с постоянной скоростью. В случае перегрузки генераторов отключаются второстепенные потребители, и уменьшается шаг ВРШ.

Схема ЕСЭ с напряжением 2000В с ГЭУ переменного тока (рис.12.5) Она похожа и на схему ЕСЭ 800В, но разница в том, что здесь ГЭД переменного тока, а регулирование оборотов ГЭД осуществляется преобразователем частоты.

12.4 Снижение высших гармоник в судовой сети при применении управляемых выпрямителей и преобразователей частоты

Для снижения высших гармоник могут применяться конденсаторы, фильтры и дроссели. Однако в связи с тем, что индуктивное сопротивление сети зависит от нагрузки и частоты, нарушается настройка фильтров. Тоже касается и конденсаторов. Наиболее надежным является включение дросселей.

,

, (12.1)

где К - имеемое отношение амплитуды высшей гармоники к амплитуде первой гармоники,

К - требуемое отношение амплитуды высшей гармоники к амплитуде первой гармоники,

- индуктивность дроселя,

- комбинированное сопротивление,

- номер гармоники.

Если коммутационное сопротивление выражено в относительных единицах, то

,

где Z - базисное сопротивление, равное ,а m-число генераторов.

Для трехфазной мостовой схемы выпрямления дроссель выбирается по пятой гармонике.

Пример: К =К =0,1

К = 0,05 = 0,15

Z = ,

,

.

Дроссель состоит из нескольких параллельно включенных проводников, изолированных друг от друга, что снижает потери от высших гармоник в самом дросселе, и уменьшают его нагрев. Для снижения пульсаций выпрямленного тока и уменьшения их влияния на коммутацию ГЭД применяют ненасыщенные дроссели с сердечником. Дроссель выбирается из условий допустимой величины пульсации тока, которая равна . Пульсации можно представить как наложение синусоидального напряжения с частотой и амплитудой на среднее выпрямленное напряжение. На этом основании можно считать, что создаваемое выпрямителем синусоидальное напряжение, равное , должно вызывать в якорной цепи ГЭД с последовательно включенным сглаживающим дросселем синусоидальный ток не превышающий 0,02 .

Этому условию соответствует равенство: .

,

.

Пренебрегая малым активным сопротивлением, получим: , тогда

, (12.2)

где L, L соответственно индуктивности якорной цепи вместе с дросселями и якоря ГЭД.

П ульсации выпрямленного напряжения зависят от угла (рис.12.6). При напряжении судовой сети 380В, выпрямленное напряжение трехфазного мостового выпрямителя для = 0 и угла коммутации =30 будет: .

При меньших углах коммутации выпрямленное напряжение достигает 500В.

В случае большой мощности ГЭД желательно напряжение порядка 1000В. Для этого выпрямители питающиеся от разных станций соединяют последовательно, но это достаточно сложно. Значительно проще повысить напряжение судовой сети переменного тока до величины:

.

Вопросы для самоконтроля.

1. Двухзвенный полупроводниковый преобразователь частоты.

2. Непосредственный полупроводниковый преобразователь частоты.

3. ЕСЭ с повышенным переменным напряжением 800В и ГЭД постоянного тока.

4. Снижение высших гармоник в судовой сети при применении управляемых выпрямителей и преобразователей частоты.