Качество энергии, потребляемой из сети

Качество энергии на стороне переменного напряжения характеризуется содержанием высших гармоник в кривой сетевого тока (ГОСТ 13109-97).

Кривые сетевых токов симметричны относительно оси абсцисс и начала координат, поэтому в результате разложения в ряд Фурье косинусные коэффициенты равны нулю и отсутствует постоянная составляющая. В кривых сетевых токов содержатся только нечетные гармоники, порядок которых n₁=ml±1.

Доля гармоники n₁-го порядка при x_d=∞, γ=0 относительно первой определяется ее порядковым номером.

где I_1(n1) – действующее значение гармоники n₁-го порядка в кривой сетевого тока;

I1(1) – действующее значение тока первой гармоники.

Действующее эффективное значение полного сетевого тока: .

Характеристику качества кривой сетевого тока принято выражать через коэффициент искажения формы кривой сетевого тока:

При учете процесса коммутации доля гармоник в кривой потребляемого тока несколько снижается. При учете угла регулирования α в управляемых преобразователях при одном и том же токе нагрузки угол коммутации снижается, следовательно, увеличение угла регулирования приводит к относительному посту содержания высших гармоник. Наличие высших гармоник в потребляемом токе отрицательно сказывается на качестве переменного напряжения на шинах подстанции, на условия работы смежных потребителей и величине потерь электроэнергии в энергосистеме, ускоряет процесс старения изоляции в электроустановках.

Коэффициент мощности и кпд преобразователей

Коэффициент мощности показывает долю активной мощности от полной потребляемой преобразователем из сети переменного тока.

где φ₁ – угол сдвига первой гармоники тока относительно кривой питающего напряжения;

S₁ – мощность, потребляемая из сети.

Для неуправляемого выпрямителя:

Для управляемого выпрямителя:

Для инвертора:

С увеличением числа пульсаций в кривой выпрямленного напряжения увеличивается коэффициент искажения ν, а угол γ уменьшается. Таким образом, значение коэффициента мощности растет с увеличением числа пульсаций.

Характеристика КПД показывает отношение мощности P_d, отдаваемой выпрямителем нагрузке в данном режиме работы, к активной мощности Р₁, потребляемой из питающей сети.

где P_d – мощность на стороне постоянного тока;

ΔP_T – потери в трансформаторе

ΔP_в – потери мощности в вентилях преобразователя

n_а – число параллельных секций;

ΔP_сн – потери мощности в устройствах собственных нужд преобразователя, включающие потери в системах управления. Охлаждения и так далее; обычно принимают не более 0,5% от P_d или рассчитывают;

ΔP_Р – потери мощности в сглаживающем реакторе

R_р – активное сопротивление обмотки реактора.

Как правило, значение КПД в мощных силовых преобразователях превышает 98,5%.

Так как инвертор возвращает в сеть активную мощность Р_1d и потребляет от генератора со стороны постоянного тока мощность Р_d, то выражение КПД инвертора:

Системы управления и автоматического регулирования

Назначение систем управления и автоматического регулирования. Технические требования и принципы построения

Свойства тиристора (способность включаться при положительном напряжении на аноде при наличии положительного импульса на управляющем электроде) используются в импульсно-фазовом способе управления преобразователем, который заключается в следующем:

1) СУ формирует импульсы, которые подаются на управляющие электроды, и включает тиристоры в определенный момент времени;

2) мощность и длительность импульса выбирается достаточными для надежного включения любого стандартного тиристора;

3) четкость момента включения достигается при высокой крутизне фронта импульса;

4) изменение фазы и частоты подачи управляющего импульса осуществляется по сигналу от автоматического регулятора или программного устройства, что позволяет управлять выходными параметрами преобразователя в требуемом диапазоне.

Автоматический регулятор в совокупности с системой управления и самим преобразователем образуют замкнутую систему АР с обратной связью.

При работе преобразователей происходят периодические коммутации тока в тиристорах, резкие напряжения и тока в силовой цепи, а также высокочастотные колебания из-за паразитных емкостей и индуктивностей оказывают влияние в виде помех как на цепь управляющего перехода тиристора, так и на СУ. В свою очередь СУ также может оказаться источником помех. Поэтому при создании СУ учитывается высокий уровень помех, возникающий при работе силовой схемы преобразователя и его системы управления. Основное назначение СУ и АР преобразователя сводится к следующему:

- создание m-фазной системы управления импульсов, которые способны включить любой тиристор, используемый в преобразователе и удовлетворяющий техническим условиям на тиристор данного типа;

- преобразование управляющего сигнала в соответствующее фазовое положение импульсов относительно переменного напряжения питающей сети с целью изменения выходных параметров преобразователя, а также защиты преобразователя в аварийных режимах;

- обеспечение устойчивой и надежной работы преобразователя во всех заданных режимах при резких изменениях нагрузки, колебаниях напряжения и частоты питающей сети и тому подобное;

- устранение возможных случайных сигналов – помех, способных включить тиристор;

- обеспечение надежной работы реверсивных преобразователей без протекания уравнительных токов (раздельное управление);

- САР должна удовлетворять требованиям устойчивости точности поддержания регулируемого параметра, качества переходного процесса и так далее.