СВЯЗЬ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ (КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ) С КАЧЕСТВОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИИ ч2
11 сентября 2010Рассмотрим гармонический состав сетевого тока на примере мостовой шестипульсо-вой схемы инвертора с соединением вторичной обмотки преобразовательного трансформатора в «звезду».
Для определения действующих значений гармоник сетевого тока v-го порядка одной из фаз выпрямительно-инверторного преобразователя при работе в инверторном режиме использовано разложение функции тока в ряд Фурье.
Участки возрастающей части кривой сетевого тока фазы шестипульсового ВИП обозначены символом i‘1t, участки убывающей части кривой сетевого тока фазы - i[z(рис. 1,
а).
Согласно закону изменения тока во время коммутации для разомкнутой схемы уравнение для участка кривой тока, возрастающего во время коммутации в интервале от т. до
г,. + у, относительно точки 0 определяется по формуле
|
(3) |
cos(фi - ф + г) - cosг Id
1 - cosгкт
уравнение для участка кривой тока, убывающего во время коммутации в интервале от т. до rt + y, относительно точки О
■ I _ 1 - cos(фi - ф + г) Idи
,(4)
1 - cosгкт
где кт- коэффициент трансформации
преобразо-вательного трансформатора.
Прямолинейные участки кривой сетевого тока, когда коммутации нет, выражаются следующим образом
|
I |
|
dи |
(5)
к
В течение остальной части периода тока i[ = 0 , так как вентильная обмотка преобразовательного трансформатора шестипульсового мостового ВИП выполнена по схеме звезды.
Из рис. 1, б видно, что кривая тока двенадцатипульсового преобразователя также, как и кривая сетевого тока шестипульсового ВИП при работе в инверторном режиме, состоит из нескольких криволинейных и прямолинейных участков, однако отсутствуют участки, где ток i[ = 0 ■
Мгновенные значения кривой сетевого тока, соответствующие прямолинейному участку, примыкающему слева к рассматриваемому криволинейному участку, обозначаются
символом ir. Прямолинейный участок, примыкающий к криволинейному участку справа, имеет мгновенные значения i‘r, а мгновенные значения кривой тока, соответствующие участкам криволинейной формы, - символом i
Прямолинейные участки рассматриваемой кривой соответствуют установившемуся значению тока. Криволинейные участки соответствуют времени коммутации и выражаются уравнением
.,1 - cos(ф - ф + г) .(6)
ir= ir+(i;- ir)^-
1 - cosг
Моменты открытия вентилей т., углы
коммутации вентильных токов γ для двенадцатипульсового ВИП определяются также как для шестипульсового.
Кривую сетевого тока можно характеризовать коэффициентом v-й гармонической составляющей или волнистостью гармоник сетевого тока
|
(7) |
|
I1(1) |
|
(у) |
1(» 100%,
72
где i,, - ток гармоники v-го порядка се-
l(v)
тевой обмотки трансформатора преобразователя;
/,,,, - ток первой гармоники сетевой об-
i(i)
мотки трансформатора преобразователя.
Численные значения волнистостей гармоник сетевого тока мостового шести - и две-надцатипульсового инверторов при симметричных питающих напряжениях в режиме номинальной нагрузки (/ = 1600 А) с учетом и
без учета коммутации (у = 0°) приведены в табл. 1. При расчетах взяты различные углы опережения открытия тиристоров (J3 = 35° - для шестипульсового, /3 = 20° - двенадцати-пульсового инверторов) из-за особенности работы преобразователей.
|
Порядок гармо- |
Волнистость гармоники |
»(v) , % |
||
|
т= 6, /? = 35° |
т= 12, /? = 20° |
|||
|
у = 0° |
у= 10° |
у = 0° |
у = 8° |
|
|
1 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
5 |
20,00 |
19,58 |
- |
- |
|
7 |
14,29 |
13,70 |
- |
- |
|
11 |
9,09 |
8,18 |
9,09 |
5,36 |
|
13 |
7,69 |
6,63 |
7,69 |
3,54 |
|
17 |
5,88 |
4,55 |
- |
- |
|
19 |
5,26 |
3,81 |
- |
- |
|
23 |
4,35 |
2,69 |
4,35 |
3,49 |
|
25 |
4,00 |
2,27 |
4 |
4,01 |
|
29 |
3,45 |
1,59 |
- |
- |
|
31 |
3,23 |
1,33 |
- |
- |
Таблица 1 – Волнистость гармоник сетевого тока мостового шести - и двенадцати-пульсового инверторов при симметричных питающих напряжениях
Анализ результатов расчета показывает, что коммутация улучшает форму кривой сетевого тока ВИП, о чем свидетельствует уменьшение значений волнистости гармоник инвертора с ростом угла коммутации.
Из приведенного видно, что количество гармоник содержащихся в кривой сетевого тока при симметричных питающих напряжениях у двенадцатипульсового инвертора меньше, чем у шестипульсового. Так, у две-надцатипульсового инвертора отсутствуют 5, 7, 17, 19, 29, 31 … гармоники. В целом использование двенадцатипульсового ВИП способствует снижению влияния высших гармонических составляющих на качество электрической энергии в питающей системе.