Глава 6. Энергосберегающая энергетическая электроника

L₂ L_x

² U,

U- -Јj_

+ 9-

^2£ ^Т

Щ = "г

Лг2^ Т-

_5П?

_о-

_2U5

ту 2\^д1

я» 2£а

Рис. 6.12. Принципиальные схемы регуляторов постоянного напряжения: а — с понижением выходного напряжения и полностью управляемым тиристором; б — с повыше­нием выходного напряжения и полевым транзистором; в — с повышением и понижением выход­ного напряжения и биполярным транзистором; г — с реверсированием выходного напряжения и IGBT приборами

го баланса для коэффициента передачи по постоянным составляющим на­пряжения получаем

k_u=U₂/U_l = T,/T„<l.

(6.9)

Из данного соотношения следует, что регуляторы первого типа могут из­менять выходное напряжение только вниз по сравнению с питающим напря­жением.

В регуляторе второго типа включается последовательно лишь дроссель фильтра, а управляемый вентиль — параллельно с выходной сетью (рис. 6.12, б). Коэффициент передачи по напряжению

к_и= Щ1Щ = TJT₀ = (Т₀ + Т_в)/Т_о = 1 + (TJT₀) > 1.

(6.10)

Следовательно, регуляторы второго типа способны повышать выходное на­пряжение по сравнению с питающим напряжением.

В регуляторах третьего типа управляемый вентиль включается последова­тельно, а дроссель фильтра — параллельно с выходной сетью (рис. 6.12, в). Коэффициент передачи по напряжению определяется соотношением

6.2. Устройства без преобразования частоты

233

_ku=U₂/U, = TJT₀, (6.11)

подтверждающим возможность изменения выходного напряжения как вверх, так и вниз по сравнению с напряжением питания.

Регуляторы по схемам на рис. 6.12, а—в обеспечивают лишь одноквадрант-ный режим работы, при котором ток и напряжение нагрузочной цепи не из­меняют направления. На рис. 6.12, г дана схема многоквадрантного режима, в котором или ток, или напряжение, или то и другое имеют возможность ме­нять направление на противоположное.

Регулирование напряжения в выходной цепи можно осуществлять не­сколькими способами, наиболее распространенные из них: 1) частотно-им­пульсный (частота переключений при сохранении времени включенного состояния ключа); 2) широтно-импульсный (время включенного состояния ключа при постоянной частоте переключений); 3) времяимпульсный (время включенного состояния ключа и частота переключений). Первые два способа чаще всего используются для регулирования среднего значения напряжения на нагрузочной цепи. Последний — для регулирования среднего значения то­ка нагрузки, когда моменты включения и выключения ключа определяются по максимальному и минимальному мгновенному току нагрузки (двухпозици-онное следящее регулирование).

Статические компенсаторы реактивной мощности

Для осуществления компенсации реактивной мощности в системах элект­роснабжения с нелинейными и резкопеременными нагрузками могут приме­няться быстродействующие статические компенсаторы реактивной мощности (КРМ). При наличии несимметричных режимов на них может быть возложе­на также задача пофазной компенсации. Разработано множество принципов построения и схемных решений таких компенсаторов. Для устройств без пре­образования частоты можно выделить два типа компенсации: прямая и кос­венная.

КРМ прямой компенсации представляют собой блоки конденсаторных бата­рей или фильтров высших гармоник, подключаемых с помощью электронных (чаще всего тиристорных) контакторов переменного напряжения. Включени­ем и отключением блоков регулируют реактивную мощность. Управляемость используется для исключения переходных процессов. При подключении это достигается подачей управляющих импульсов на тиристоры в момент, когда напряжения сети и блоков близки, а при отключении — снятием управляю­щих импульсов в момент, когда ток через тиристоры становится меньше тока удержания их в открытом состоянии.

Основной недостаток таких КРМ — дискретность регулирования реактив­ной мощности. Этого недостатка лишены КРМ косвенной компенсации (рис. 6.13). ТКРМ содержит трехфазный реактор, управляемый тиристорным

234