Методика уточнённого расчета параметров однофазного малоискажающего выпрямителя (ОМИВ)
1) Из выше указанного расчета ОИН с РПС уже известна выходная мощность ОМИВ, которая равна:
.
2) Определим сопротивление нагрузки ОМИВ для проведения ИКМ:
3) Задаем (действующее) значение входного напряжения ОМИВ (здесь напряжение на вторичной обмотке трансформатора с коэффициентом трансформации KTV=1, который используется только для гальванической развязки) такое же, как и сетевое напряжение: 
4) Для упрощения расчета здесь также условно задаём значение индуктивности таким же, как у ОИН с РПС, равным L=3,54мГн.
5) Угол q2(1) найдем по известной методике [2]:
(7)
6) На основе проведенного ИКМ и с учетом падения напряжения в транзисторах, в диодах и времени задержки переключения ключей по системе управления получена несколько уточненная следующая взаимосвязь между параметрами μ и θ2(1):
, (8)
. (8а)
| Pиc. 7. Осциллограммы рабочих процессов в ОМИВ при P1≈11кВт; Pd0≈10кВт; U1m=312B; f1=50Гц; fT=1500Гц; Cd=2000мкф; Rd=10,68ом; L=3,54мГн; µ=0,898; θ=-13,27°: u1(t) – сетевое напряжение; i1(t) – потребляемый из сети ток; uL(t) – напряжение на дросселе; e2(t) – противо ЭДС; uC(t) – напряжение на буферном конденсаторе.
|
Табл. №2
Результаты исследования влияния индуктивности дросселя – L на искажения потребляемого ОМИВ из сети тока и на параметры θ1(1) , µ
при: U1m=312B; f1=50Гц; fT=1500Гц; Cd=2000мкф; Rd=10,68ом; Pd0≈10кВт; φ1(1) ≈0°
| L[мГн]
| θ1(1)[°]
| µ
| КГ(i)[%]
|
|
| -7,59
| 0,88
| 11,4
|
|
| -11,31
| 0,89
| 7,6
|
|
| -14,93
| 0,9
| 5,6
|
|
| -18,43
| 0,92
| 4,6
|
|
| -21,79
| 0,94
| 3,9
|
|
| -25,01
| 0,96
| 3,4
|
|
| -28,06
| 0,99
| 3,2
|
| Рис.8. Графическое представление информации в табл.2
|
Табл. №3
Результаты ИКМ процессов в ОМИВ при изменении ёмкости конденсатора – Сd (для U1m=312B; f1=50Гц; fT=1500Гц; L=3,54мГн; θ=-13,27; µ=0,898; Rd=10,68ом)
| Cd[µF]
| Ud0[B]
| ΔUd[B]
| ΔUd[%]
| φ1(1)[ °]
| КГ(i)[%]
| I1[A]
| I1(1)m[A]
| I1(1)[A]
|
|
|
|
| 40,8
| 22,9
|
| 70,6
| 99,3
| 70,2
|
|
|
|
|
| 7,1
| 8,25
| 57,3
| 80,8
| 57,1
|
|
|
|
| 16,3
| -2,3
| 6,47
| 52,9
| 74,6
| 52,7
|
|
|
|
| 13,1
| -7,34
| 5,43
| 51,2
| 72,3
| 51,1
|
|
|
|
| 10,6
| -10,8
| 4,8
| 50,4
| 71,1
| 50,2
|
|
|
|
| 9,8
| -13,4
| 4,4
| 49,9
| 70,3
| 49,7
|
|
|
|
| 7,8
| -15,2
| 4,1
| 49,7
| 69,9
| 49,4
|
| Рис.9. Графическое представление информации в табл.№3.
|
На рис.10 представлены осциллограммы рабочих процессов в имитаторе, иллюстрирующие его функциональную характеристику. Из них и из табл. 4, в частности, следует, что потребляемый ОМИВ из сети ток несколько больше,
Рис. 10. Осциллограммы, поясняющие рабочие процессы в имитаторе: а) – процессы от 0 s :  – напряжение на буферном конденсаторе;  – сетевое напряжение;  – потребляемый из сети ток;  – отдаваемый в сеть ток; б) – процессы в установившемся режиме.
|
| КГ(i1)=4,31% ; КГ(i2)=3,32% ;
|
чем отдаваемый в неё ОИН ток. Эта разница определяет собой КПД имитатора (ηСП=0,968).
Табл. №4
Параметры исследуемого имитатора: напряжение сети U1(1)=220B с частотой f1=50Гц; тактовая частота ШИМ для (ОМИВ и ОИН с РПС) – fT =1500Гц; индуктивность сопрягающих дросселей – L1 = L2=3,54 мГн; емкость буферного конденсатора СБ=3800мкФ
| №
| Параметры
| Значение
|
| Для ОМИВ
|
|
| Фазовый угол – θ1(1) [грд.]
| -13,27
|
|
| Глубина модуляции – μ1
| 0,89
|
|
| Действующее значение (полного) потребляемого от сети тока – I1 [A]
| 46,37
|
|
| Амплитудное значение (основной гармоники) этого тока – I1(1)m [A]
| 65,49
|
|
| Действующее значение (основной гармоники) этого тока – I1(1) [A]
| 46,31
|
|
| Коэффициент гармоник потребляемого тока – КГ(i1) [%]
| 4,31
|
|
| Постоянная составляющая напряжения на буферном конденсаторе – UСБ [В]
|
|
|
| Постоянная составляющая максимального значения тока через конденсатора – ICБ [A]
| 30,39
|
|
| Потери в одном и 4-х транзисторах ОМИВ [Вт]
| 5,69/22,76
|
|
| Потери в одном и 4-х диодов ОМИВ [Вт]
| 34,57/138,28
|
|
| Суммарные потери в ключевых элементах ОМИВ  [Вт]
| 161,06
|
|
| Входная мощность ОМИВ – P1(1) [кВт]
| 10,05
|
|
| Выходная мощность ОМИВ – Рdo [кВт]
| 9,97
|
| Для ОИН с РПС
|
|
| Фазовый угол – θ2(1) [грд.]
| 12,84
|
|
| Глубина модуляции – μ2
|
|
|
| Действующее значение (полного) отдаваемого в сеть тока – I2 [A]
| 44,91
|
|
| Амплитудное значение (основной гармоники) этого тока – I2(1)m [A]
| 63,49
|
|
| Действующее значение (основной гармоники) этого тока – I2(1) [A]
| 44,89
|
|
| Коэффициент гармоник этого тока – КГ(i2) [%]
| 3,32
|
|
| Потери в одном и 4-х транзисторах ОИН [Вт]
| 33,16/132,64
|
|
| Потери в одном и 4-х диодов ОИН [Вт]
| 4,11/16,44
|
|
| Суммарные потери в ключевых элементах ОИH  [Вт]
| 149,08
|
|
| Выходное напряжение ОИН в РПС – U2(1) [В]
| 216,7
|
|
| Выходная мощность ОИН в РПС – Р2(1) [кВт]
| 9,73
|
|
| КПД «спарки» ηСП=9,73 / 10.05=0,968
| 0,968
|
| Рис.9. Пример структурно-функциональной схемы энергосберегающих испытаний на основе использования ЭИН переменного тока: АД – асинхронный двигатель, СГ – синхронный генератор с регулятором возбуждения, ЧКП-1 – инвертор, работающий параллельно с сетью, ЧКП-2 – малоискажающий выпрямитель, L1, L2 – сопрягающие дроссели, СБ – буферный конденсатор, ГС – генерирующая станция.
|
Заключение
1. Потенциальные сферы применения 4-квадрантных преобразователей (ЧКП), обладающих свойством обратимости достаточно многообразны. Между тем, информационно-методического обеспечения (ИМО) для их разработки, включая расчетный этап параметрической оптимизации, в публикациях на доступном инженерном уровне или мало, или фактически нет. В представленной работе на конкретном примере электронного имитатора нагрузки (ЭИН) переменного тока сделан реальный шаг в направлении решения этой проблемы.
2. Показано, что рассмотренная структура ЭИН двух последовательно включенных ЧКП может использоваться при испытаниях в энергосберегающем режиме как самих ЧКП, так и электромеханических преобразователей в двигательном и генераторном режимах.
3. В качестве средства решения создания ИМО использованы имитационное компьютерное моделирование и уже ранее полученные параметрические взаимосвязи для ЧКП, работающего в двух режимах – в режиме малоискажающего однофазного выпрямителя и в режиме отдачи в сеть активной мощности.
4. В состав ИМО для системного проектирования ЭИН входят: процедура согласования параметров управления одним ЧКП-1, который отдаёт в сеть заданную при испытаниях мощность, с параметрами другого ЧКП-2, который потребляет из сети эту же мощность с учётом потерь в двух ЧКП.
5. Получены рекомендации по выбору ёмкости буферного конденсатора на выходе ЧКП-2 и индуктивностей сопрягающих дросселей на его входе и на выходе ЧКП-1.
Литература
1. Берилов А.В., Грузков Д.С., Обрадович. О подходе к синтезу имитационных нагрузочных устройств. Вестник МЭИ, №3, 2007. – с.27÷32.
2. Мыцык Г.С., Хлаинг Мин У. Параметрические взаимосвязи в однофазном малоискажающем выпрямителе на базе однофазного инвертора напряжения. Электричество, 2015, №9. – С.48-55.
3. Горякин Д.В., Мыцык Г.С. Исследование режимов работы трехфазной мостовой инверторной схемы. Электричество, 2012, №5. – С.23-31.
4. Сандлер А.С., Гусяцкий Ю.М. Тиристорные инверторы с широтно-импульсной модуляцией для управления асинхронными двигателями. – М.: Энергия, 1968. – 96 с.
Примечание: материал статьи опубликован в статье: G.S.Mytsyk, Myo Min Thant and Hlaing Min Oo. “Informational and Methodological Support for Construction of AC Load Electronic Simulators” // 2018 International Conference onIndustrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), Moscow, Russia, 2018, pp.1-6.
Дата добавления: 2020-06-09; просмотров: 113;
