Особенности расчета переходных процессов преобразователя

УДК 621 314.632

М.В.ПЕТРОВА, В.М.ПЕТРОВ, И.В.ПЕТРОВА

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Рассмотрены режимы работы компенсационного преобразователя высших гармоник и реактивной мощности. Разработан алгоритм расчета переходных процессов классическим методом для определения диапазона параметров преобразователя с учетом заданных величин.

В электрических сетях для компенсации высших гармоник и реактивной мощности применяют компенсационные преобразователи напряжения. Силовая схема преобразователя обычно содержит входной дроссель, диод-но-тиристорные пары, накопительную емкость или другой источник [1].

Преобразователь подключают к электрической сети, которая характеризуется своими параметрами и режимом работы. В общем случае электрическая сеть работает на сложную нагрузку, содержащую выпрямительные устройства и нелинейные элементы. Рациональный выбор варианта схемы преобразователя в системе с накопительным конденсатором, а также определение оптимальных параметров элементов преобразователя могут производиться лишь на основе теоретических исследований и практических расчетов с обоснованием физического смысла процесса.

Преобразователь имеет управляющую систему с определенным функциональным влиянием на элементы силовой части.

Преобразователь - компенсатор высших гармоник напряжения и реактивной мощности сети характеризуется следующими режимами работы:

1. Режим заряда накопительной емкости, состоящий из подрежимов.

Первый подрежим характеризуется включением преобразователя к сети и достижением тока величины первого порогового тока, а также началом работы системы управления.

Второй подрежим - начало воздействия системы управления на запираемые тиристоры и начало заряда накопительной емкости. При этом учитывается бросок тока сети в связи с переходом тока от отрицательного к положительному.

Третий подрежим заключается в достижении заданного напряжения накопительной емкости и подаче команд на режим компенсации.

2. Режим разряда накопительной емкости до заданного значения напряжения и компенсирующее действие преобразователя на сеть.

3. Режим дополнительного подзаряда накопительной емкости до прежнего заданного значения напряжения.

Все три режима рассматриваются при положительном полупериоде синусоидального напряжения сети. Каждый режим и подрежимы характери-

зуются своими схемами, параметрами элементов и уравнениями для расчета переходных процессов.

Преобразователь предназначен для работы с бытовой однофазной электрической сетью, которая определяется гостированным напряжением источника ЭДС, максимальным током нагрузки. Известно, что характер нагрузки бытовой сети активно-индуктивный . Качественно нагрузка может загружать электрическую сеть высшими гармониками, которые отрицательно влияют на потребителей этой же сети.

Элементы преобразователя должны иметь параметры соответствующие режиму работы и характеристикам бытовой сети. Поэтому расчет переходных процессов позволяет провес и анализ возможных вариантов параметров, определить влияние отдельных элементов в цепи на напряжение и ток, наметить пути практической реализации устройства.

Для расчета переходных процессов применен классический метод расчета [2], выполненный по следующему алгоритму:

1. Анализ режима работы до коммутации в цепи относительно искомого сигнала и сигнала, подчиняющегося закону коммутации.

2. Составление коммутационной схемы и определение искомого сигнала в момент коммутации.

3. Определение принужденной составляющей искомого сигнала.

4. Запись характеристического уравнения или входного сопротивления схемы в операторной форме для выявления корней свободного процесса.

5. Запись свободной составляющей искомого сигнала.

6. Определение постоянных интегрирования.

7. Запись общего выражения искомого сигнала.

Результаты расчета сводятся в таблицу и изображаются графически.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горбачев Г.Н. Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника/ Под ред. Лабунцова В.А. М.:Энергоатомиздат, 1998. 368 с.

2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1962. 730 с.

Петрова Марина Валерьевна, старший преподаватель кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Окончила Ульяновский политехнический институт. Имеет статьи и доклады по вопросам компенсации реактивной мощности и высших гармоник в бытовых электрических сетях.

Петров Валерий Максимович, доцент кафедры «Электроснабжение» УлГТУ. Окончил Одесский политехнический институт. Имеет публикации в области энергосбережения и качества электрической энергии.

Петрова Ирина Валерьевна, студентка энергетического факультета УлГТУ.