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
- Раскин Л.Я. Стабилизированные автономные инверторы тока на тиристорах. М.: Энергия, 1970. - 96 с.
- Лейтис Л.В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. М.: Энергия, 1981. - 392 с.
Добавлена 
Гостей: 23
Пользователей: 0
Всего: 23
