2. Силовые преобразователи, как элемент сар

В качестве силовых преобразователей в системах АЭП постоянного тока применяются преобразователи следующих групп:

а) электромашинные преобразователи

1) генератор постоянного тока (ГПТ);

2) электромашинный усилитель (ЭМУ) (Р_ЭМУ  11кВт; P_ГПТ  100МВт).

Эти преобразователи применяются в старых системах АЭП, либо в мощных уникальных системах АЭП (используют ГПТ, Р  10МВт).

б) магнитовентильные преобразователи

- силовой магнитный усилитель (100Вт  100кВт);

в) ионные преобразователи;

- ртутные вентили, игнитроны (100кВт  10МВт);

г) полупроводниковые преобразователи

1) транзисторные (до 300кВт);

2) тиристорные (до 25МВт).

Полупроводниковые преобразователи преобразуют:

– нерегулируемое постоянное в регулируемое постоянное напряжение (ШИП, 1Вт  300кВт);

–

Рисунок 3.17

нерегулируемое переменное в регулируемое постоянное напряжение (ведомые сетью управляемые выпрямители, 100Вт  25МВт).

ШИП (широтно-импульсный преобразователь)

Регулирование выходного напряжения в ШИП осуществляется за счет изменения скважности (относительно продолжительности включенного состояния).

Транзисторы в этих преобразователях работают в ключевом режиме, а тиристоры должны иметь узлы искусственной коммутации.

Нереверсивный ШИП представлен на рисунке 3.17, где VD2 – защищает транзистор от перенапряжения.

Режим непрерывного тока (РНТ) – квазиустановившийся режим приведен на рисунке 3.18, где  – относительная продолжительность включенного состояния.

f

Рисунок 3.18

₀ = 500Гц –10кГц;

 = 01;

Е_d = 0E₀;

.

Структурная схема ШИМ приведена на рисунке 3.19, где приняты обозначения: СУ – система управления ШИП; СЦ – силовая цепь.

В соответствии с рисунком 3.19, можно построить регулировочную характеристику (см. рисунок 3.20).

Рисунок 3.20

В

Рисунок 3.21

нешняя характеристика представлена на рисунке 3.21, где приняты обозначения: РПТ – режим прерывистых токов; РНТ – режим непрерывных токов.

– звено чистого запаздывания.

Разложим в ряд

.

Рисунок 3.22

Как правило, для увеличения помехоустойчивости системы, на входе ШИП ставят фильтр (см. рисунок 3.23).

,

где Т_Ф = (1  5)мс, Т_Ф >> .

.

На объектах с большой инерционностью, инерционностью самого ШИП можно пренебречь

.

Область применения ШИП – быстродействующие системы АЭП.

Управляемые выпрямители

Регулирование выходного напряжения ведомых сетью тиристорных преобразователей осуществляется за счет задержки включения тиристоров относительно точки естественного включения ( – угол управления).

_MIN    _MAX,

где _MIN = (1015)⁰эл, чтобы не перескочить за точку естественной коммутации;

_MAX = (150165)⁰эл, чтобы не было опрокидывания инвертора.

Базовой схемой является мостовая (1кВт1МВт), m₂ = 6 (пульсность выходных напряжений гармоник входного тока: 5, 7, 11, 13 и т.д.). Применяется параллельное соединение двух мостов (1МВт6.3МВт), m₂ = 12 (пульсность выходных напряжений гармоник входного тока: 1 , 11, 13, 23, 25 и т.д.). Более 6,3МВт применяется схема m₂ = 24 (гармоники входного тока: 1 , 23, 25, 47, 49 и т.д.).

Внешняя характеристика неуправляемого выпрямителя представлена на рисунке 3.24, где принято обозначение – ОХИ – ограничительная характеристика инвертора.

Рисунок 3.24

РНТ: ;

ОХИ: ,

где  – угол выключения тиристора, при  = 10 эл. град. – восстановление запирающих свойств выключенного тиристора.

На рисунке 3.25 представлена структурная схема ведомого сетью тиристорного преобразователя, где приняты обозначения: ТП – тиристорный преобразователь; УВ – управляемый выпрямитель; СИФУ – система импульсно-фазового управления; СЧ – силовая часть. В соответствии с рисунком 3.25, регулировочные характеристики ведомых сетью тиристорных преобразователей будут иметь вид, представленный на рисунке 3.26.

Рисунок 3.26