Cоюз свободных электриков


Стабилизация выходного напряжения однофазных АИТ.
Тема: МАСТЕРАМ Дата:  4.2.05

Однофазные параллельные и параллельно-последовательные автономные инверторы тока (АИТ) частотой 50, 200, 400 и 1000Гц находят широкое применение в автономных судовых и транспортных объектах. Например, при питании от низковольтных источников постоянного тока напряжением 12, 27 и 48В (в качестве которых в основном используют аккумуляторные батареи). Стабилизация выходного напряжения синусоидального АИТ (обычно 220В) осуществляется тиристорно-реакторными компенсаторами (ТКР) реактивной мощности [1].

Краилин В.Ф., Нестеров С.А., Сергеев В.В.
Нижегородский государственный технический университет

 

Практика показала, что в однофазных АИТ существенное влияние на массогабаритные показатели инвертора оказывает компенсирующий реактор ТРК. При стабилизации выходного напряжения АИТ происходит регулирование угла a ¹ 0 управления тиристорами ТРК, и по обмоткам компенсирующего реактора протекают разнополярные импульсы тока несинусоидальной формы, содержащие наряду с основной все нечетные гармоники высших порядков. Амплитудные значения 1, 3, 5 и 7-й гармоник в относительных единицах

 (1)

где n - номер гармоники при различных углах a, приведены в [1] и показаны на рисунке 1.

Известно, что величина удельных потерь в стали gст на частоте гармоник тока в реакторе и количество гармоник, которые следует учитывать, оказывают определяющее влияние на величину потерь

 (2)

где Bn и fn - величина и частота индукции [2].

Рис. 1.

Исходя из изложенного, предлагается одна из наиболее эффективных мер для снижения мощности потерь в стали компенсирующих реакторов, заключающаяся в улучшении гармонического состава тока через реактор, при сохранении баланса мощностей в инверторе.

Рассмотрим схему компенсатора, когда через реактор протекают не разнополярные импульсы тока, как в ТРК, а однополярные прерывистые. Их длительность регулируется фазовым углом управления a тиристоров компенсатора, через которые он подключен к выходу АИТ. С учетом известного выражения:

 (3)

при разложении в ряд Фурье однополярных прерывистых импульсов тока получаем следующее выражение для амплитуд гармоник тока:

 (4)

где n =  2, 4, 6... - номер гармоники тока.

Амплитуда постоянной составляющей однополярных прерывистых импульсов тока:

 (5)

Рис. 2.

На рисунке 2 представлены амплитуды гармоник тока через реактор в рассматриваемом компенсаторе в относительных единицах в зависимости от изменения угла a.

На рисунке 1 - амплитуда действующего значения синусоидального тока при a = 0.

Поскольку реакторы с магнитопроводами из стали выполняются с немагнитным зазором для обеспечения постоянства индуктивности при изменении амплитуды и частоты тока через реактор, то появление постоянной составляющей в токе реактора практически не изменяет его индуктивность. В то же время появление постоянной составляющей в токе реактора, соизмеримой по величине с амплитудой второй гармоники (рис. 2), приводит к тому, что сталь в магнитопроводе реактора начинает перемагничиваться по частному циклу, а при этом соответственно уменьшаются потери в стали. Дополнительные потери в обмотках реактора также уменьшаются вследствие преобладающего влияния второй (по отношению к частоте инвертора) гармоники тока, а не третьей, как в случае ТРК.

Эффективность рассматриваемой схемы компенсатора возрастает с увеличением частоты АИТ. Рассматриваемый компенсатор реактивной мощности нашел практическое применение для стабилизации выходного напряжения однофазного АИТ мощностью 10кВА, частотой 400Гц.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Раскин Л.Я. Стабилизированные автономные инверторы тока на тиристорах. М.: Энергия, 1970. - 96 с.
  2. Лейтис Л.В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. М.: Энергия, 1981. - 392 с.





Эта статья взята с сайта ElectroMaster - электрика и сантехника .65
http://electromaster.ru

URL этой статьи:
http://electromaster.ru/article.php?storyid=97