Глава 6. Энергосберегающая энергетическая электроника

Контакторы и регуляторы постоянного напряжения применяют в устрой­ствах электропитания различных объектов, в частности, в устройствах регули­рования электроприводов (например, тяговых, для регулирования напряже­ния автономных инверторов).

Контакторы и регуляторы переменного напряжения

Электронные контакторы и регуляторы подразделяют: по числу фаз (одно-и трехфазные); по способу коммутации вентилей (с естественной и искусст­венной принудительной коммутацией); по способу управления (с фазовым и широтно-импульсным, низкочастотным и высокочастотным регулированием). Основным элементом устройств является электронный ключ в виде симисто-ра (встречно-параллельно включенных тиристоров или транзисторов и систе­мы управления ими). Естественная коммутация вентилей осуществляется напряжением питающей сети, искусственная — с помощью полностью управ­ляемых тиристоров и транзисторов или с применением узла принудительной коммутации. Фазовый способ управления реализуется путем подачи на управ­ляющие электроды встречновключенных вентилей сдвинутых на половину периода питающей сети (при симметричном управлении) управляющих им­пульсов и последующего изменения их фазы. При низкочастотном широтно-импульсном управлении регулирование осуществляется путем чередования ряда периодов с открытым и закрытым электронным ключом. При высокоча­стотном широтно-импульсном управлении электронный ключ многократно переключается в течение периода напряжения питающей сети, формируя на нагрузке с помощью регулировочного трансформатора добавку или отбавку к напряжению сети.

Рассмотрим работу контакторов и регуляторов с фазовым управлением. Пусть они используются для управления процессами пуска, останова, регули­рования режима работы потребителей, обеспечивая энергосберегающий эф­фект, уменьшение установленной мощности и оптимизацию режимов работы электрооборудования, повышая надежность и производительность технологи­ческих агрегатов. Чаще это относят к некомпенсированным активно-индук­тивным потребителям, которые после пуска остаются потребителями реактив­ной мощности, увеличивая потери и снижая качество электроэнергии, уменьшая пропускную способность по активной мощности.

Поэтому интерес представляют системы, содержащие источник синусои­дального напряжения, тиристорный регулятор, статическую или динамичес­кую активно-индуктивную нагрузку и конденсаторную батарею как устройст­во искусственной коммутации тиристоров регулятора или как компенсирую­щее устройство нагрузки. Схема одного из вариантов таких систем электро­снабжения представлена на рис. 6.2.

В качестве примера рассмотрим результаты исследования схемы в случае статической нагрузки, замещенной последовательным соединением активно-

6.2. Устройства без преобразования частоты

225

v/⁴ и

Рис. 6.2. Принципиальная схема ^

системы электроснабжения

го г_н и индуктивного х_н сопротивлений. Напряжение на конденсаторной бата­рее в любом полупериоде питающего напряжения и = Ј/_msin& описывается дифференциальным уравнением

dS² где

du.

+28—^-+v²u_c =v²U_m sin$, d& ^c » '

(6.1)

5=r_H/2x_H; v=_A/x_c/x_H. Принимая за базисные величины

г/.

(6.2)

J2jr²+(x„-x_c)² V2xJ(l-v²)² + 45² 1 <4

*.-^"A- ■

с учетом связи ' = —-jtt ^{b относите}льной форме в л-м полупериоде на-пряжения сети получим

«„. = Л/(Э) + Л₁₍₁.ехр[*,(3 - (л - 1)71)] + Л₂„.ехр[Л:₂(Э - (п - 1)л)]; (6.3)

/„. = JVOj+4-Va-v²)²+45²{M._n*exp[A₁(d-(«-l)n)]^₂^*exp^₂(e-(«-l)K)]}_>

где Л/(Э„):

V2v²

Va-v²)²+45²

1-v²

cos[$- arctg—— - (л - 1)тс)];

2o

(6.4)

У +45^z

^<».) =

V2v²

Va-v²)²

1-v²

sin[$- arctg (n - 1)я)];

28

226