Анализ искажений выходного напряжения и сетевого тока матричного преобразователя частоты
Способы адаптации законов управления виртуальных инвертора тока и инвертора напряжения. Показание неизбежности появления существенных искажений выходного напряжения, определение коэффициентов преобразования, спектров и показателей качества сетевого тока.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.12.2017 |
| Размер файла | 814,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Приведенное выше сопоставление преобразователей выполнено для идеализированных преобразователей. Учет реальных свойств ключей, процессов в течение «мертвой» паузы, погрешностей в системе управления не изменяет выводов, поскольку влияние названных факторов в НПЧ по крайней мере не меньше, чем в инверторе напряжения, который является основным источником искажений выходного напряжения преобразователя частоты со звеном постоянного тока..
Выводы
1. Необходимость адаптации законов управления инвертора напряжения и активного выпрямителя, которые в виртуальном виде присутствуют в схеме МПЧ, обуславливает появление в выходном напряжении интенсивных паразитных гармоник в низкочастотной части спектра (амплитуда 5-й гармоники может достигать 10% от основной гармоники, 2-я гармоника от 1,5 до 4,6 %, возможно появление гармоник с частотами ниже основной гармоники и постоянной составляющей). Выбор версий ШИМ, способа адаптации и повышение частоты коммутации незначительно влияет на показатели качества выходного напряжения МПЧ и не позволяет существенно уменьшить указанные искажения. Таким образом, по качеству выходного напряжения МПЧ значительно уступает преобразователям частоты со звеном постоянного тока.
2. Коэффициент преобразования МПЧ имеет максимальное значение kU.НПЧ = 0,9460,95 при управлении виртуальными АИТ и АИН по трапециидальному закону. В реальных преобразователях km < 0.9, происходят потери напряжения на ключах, поэтому указанное значение коэффициента преобразования заведомо не позволяет достичь величины выходного напряжения 220 В. По этому показателю МПЧ уступает преобразователю частоты со звеном постоянного тока, состоящим из активного выпрямителя и инвертора напряжения, где ограничения на выбор величины максимального выходного напряжения практически отсутствуют.
3. Представляется нецелесообразным использование при формировании выходного напряжения МПЧ симметричной ШИМ, поскольку при этом вдвое увеличивается частота коммутации виртуального АИТ и, следовательно, ключей МПЧ. При одной и той же частоте коммутации лучшими показателями качества выходного напряжения и сетевого тока обладает преобразователь с ШИМ по фронту (или срезу) импульса.
4. При несимметрии сети качество выходного напряжения МПЧ ухудшается за счет появления в его спектре низкочастотных составляющих с частотами ниже выходной частоты, особенно сильно этот фактор проявляется при максимальных выходных частотах.
5. Отсутствие в спектре входного тока МПЧ области промежуточной частот, свободной от гармоник, приводит к тому, что колебательный контур, образованный входным фильтром МПЧ и элементами схемы замещения сети, должен обладать низкой добротностью, т.е. иметь значительные потери. В противном случае коэффициент искажений сетевого тока значительно уменьшается, и в сеть генерируются кондуктивные искажения на частотах, близких к частоте собственного резонанса контура входного фильтра.
Достоинством МПЧ по сравнению с преобразователем частоты со звеном постоянного тока и активным выпрямителем на входе является снижение затрат на реактивные элементы фильтров. Однако МПЧ обладает помимо перечисленных выше и другими известными недостатками: в нем в 1,5 раза больше управляемых однонаправленных ключей, процесс коммутации ключей требует введения датчиков тока, сложнее алгоритм управления. Специалистам, занимающимся исследованием и разработкой МПЧ, необходимо по возможности выявить дополнительным преимущества МПЧ и найти для них «нишу», т.е. ту область применения, где их достоинства были бы важнее недостатков.
Литература
1. Шрейнер Р.Т., Кривовяз В.К., Калыгин А.И. Координатная стратегия управления непосредственными преобразователями с ШИМ для электроприводов переменного тока // Электротехника, № 6, 2003.
2. Huber, Borojevic, Burani Analisys, Design and Implementation of Space Vektor Modulator for Forced Commulated Cycloconverter//IEE proceedings - B. 1992. Vol/ 139 № 2.
3.Jochen Mahlein, Jens Igney, Jorg Weigold, Michael Braun, Olaft Simon Matrix Converter Commutation Strategies With and Without Explisit Input Voltage Sign Measurement//IEEE transaction on industrial electronics/ Vol. 49, № 2, April 2002.
4.Во Минь Тьинь Матричный непосредственный преобразователь частоты и его моделирование в системе Matlab//Практическая силовая электроника, № 20, 2005.
5.Чаплыгин Е.Е., Малышев Д.В. Спектральные модели автономных инверторов напряжения с широтно-импульсной модуляцией//Электричество, № 8. 1999.
6.Шрейнер В.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург: УпО РАН, 2000.
7.Чаплыгин Е.Е. Квазивекторная широтно-импульсная модуляция в трехфазных инверторах напряжения//Практическая силовая электроника, № 8, 2002.
8.Изосимов Д.Б., Рывкин С.Е., Шевцов С.В. Симплексные алгоритмы управления трехфазными АИН с ШИМ//Электротехника, № 12. 1993.
9.Бизиков В.А., Обухов С.Г., Чаплыгин Е.Е. Управления непосредственными преобразователями частоты. - М.:Энергоатомиздат, 1985. 128 с.
Додаток
Рис. 1. Схемы непосредственных преобразователей частоты: а)МПЧ; б)двухвенный НПЧ.
Рис. 2. Временные диаграммы напряжений и токов в схеме АИН (симметричная ШИМ с предмодуляцией третьей гармоникой). =12.
Рис. 3. Спектры выходного напряжения АИН при ШИМ с предмодуляцией (а) и трапециидальным законом управления (в) и временная диаграмма коэффициента заполнения тока id (б).
Рис. 4. Временные диаграммы напряжений и токов в схеме АИН (ШИМ по трапециидальному закону с модуляцией фронта импульса). L=12.
Рис. 5. Временные диаграммы напряжений и токов в схеме активного выпрямителя (АИТ). =12.
Рис. 6. Спектры сетевого тока (а, в) и напряжения ud (б, г) активного выпрямителя с синусоидальным (а, б) и трапециидальным законами (в, г) управления.
Рис. 7. Временные диаграммы усредненных напряжений и токов НПЧ и их спектры
Рис. 8. Временные диаграммы напряжений и токов НПЧ.
Рис. 9. Спектры выходного напряжения и входного тока НПЧ
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Особенности управления электродвигателями переменного тока. Описание преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока на основе автономного инвертора напряжения. Динамические характеристики САУ переменного тока, анализ устойчивости.
курсовая работа [619,4 K], добавлен 14.12.2010Расчет сопротивления внешнего шунта для измерения магнитоэлектрическим амперметром силового тока. Определение тока в антенне передатчика при помощи трансформатора тока высокой частоты. Вольтметры для измерения напряжения с относительной погрешностью.
контрольная работа [160,4 K], добавлен 12.05.2013Рассмотрение двухзвенных преобразователей с импульсным регулированием выходного напряжения или тока как основных преобразователей для высококачественных электроприводов. Виды тока коллекторного двигателя постоянного тока, который получает питание от ИП.
презентация [366,0 K], добавлен 21.04.2019Параметры трансформатора тока (ТТ). Определение токовой погрешности. Схемы включения трансформатора тока, однофазного и трехфазного трансформатора напряжения. Первичная и вторичная обмотки ТТ. Определение номинального первичного и вторичного тока.
практическая работа [710,9 K], добавлен 12.01.2010Краткая характеристика устройства ввода тока и напряжения. Методика построения преобразователя тока в напряжение. Фильтр низких частот. Устройство унифицированного сигнала. Расчет устройства ввода тока, выполненного на промежуточном трансформаторе тока.
курсовая работа [144,0 K], добавлен 22.08.2011Анализ режимов работы для комплексов действующих значений напряжений и токов; определение сопротивления нагрузки. Коэффициенты отражения и затухания волн от согласованной нагрузки для напряжения. Мгновенные значения тока, напряжения, активной мощности.
презентация [292,2 K], добавлен 28.10.2013Расчет параметров регулятора тока якоря. Построение переходных процессов в контуре тока в отсутствии ограничений при ограничениях выходного напряжения тиристорного преобразователя. Построение переходных процессов в контуре скорости. Технический оптимум.
контрольная работа [239,6 K], добавлен 26.09.2013История высоковольтных линий электропередач. Принцип работы трансформатора - устройства для изменения величины напряжения. Основные методы преобразования больших мощностей из постоянного тока в переменный. Объединения элетрической сети переменного тока.
отчет по практике [34,0 K], добавлен 19.11.2015Синусоидальные токи и напряжения. Максимальные значения тока и напряжения и угол сдвига фаз между напряжением и током. Тепловое действие в линейном резистивном элементе. Действующее значение гармонического тока. Действия с комплексными числами.
презентация [777,5 K], добавлен 16.10.2013Схема компенсационного стабилизатора напряжения на транзисторах. Определение коэффициентов пульсации, фильтрации и стабилизации. Построение зависимости выходного напряжения от сопротивления нагрузки. График напряжения на входе и выходе стабилитрона.
лабораторная работа [542,2 K], добавлен 11.01.2015Показатели качества электроэнергии. Причины, вызывающие отклонения параметров сети от номинальных значений. Отклонение напряжения и его колебания. Отклонение фактической частоты переменного напряжения. Несинусоидальность формы кривой напряжения и тока.
контрольная работа [153,4 K], добавлен 13.07.2013Расчет и выбор элементов выпрямителя с LC-фильтром. Определение действующего значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора, значения тока вентиля, амплитуды напряжения, сопротивления конденсатора. График внешней характеристики выпрямителя.
контрольная работа [28,4 K], добавлен 21.09.2012Расчет падения напряжения на резисторе. Сущность метода пропорциональных величин. Определение коэффициента подобия. Расчет площади поперечного сечения проводов линии электропередачи. Вычисление тока потребителя. Векторная диаграмма тока и напряжения.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 30.09.2013Прямые и косвенные измерения напряжения и силы тока. Применение закона Ома. Зависимость результатов прямого и косвенного измерений от значения угла поворота регулятора. Определение абсолютной погрешности косвенного измерения величины постоянного тока.
лабораторная работа [191,6 K], добавлен 25.01.2015Определение всех токов, показаний вольтметра и амперметра электромагнитной системы. Мгновенные значения тока и напряжения первичной обмотки трансформатора. Определение индуктивностей и взаимных индуктивностей. Построение графиков напряжения и тока.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 11.12.2012Схема цепи с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями, включенными последовательно. Расчет значений тока и падения напряжения. Понятие резонанса напряжений. Снятие показаний осциллографа. Зависимость сопротивления от частоты входного напряжения.
лабораторная работа [3,6 M], добавлен 10.07.2013Определение максимального и минимального значений выпрямленного сетевого напряжения, диаграммы работы преобразователя. Выбор выпрямительных диодов, трансформатора, транзистора, выпрямителя и элементов узла управления. Расчет демпфирующей цепи и КПД.
курсовая работа [392,9 K], добавлен 18.02.2010Получение входных и выходных характеристик транзистора. Включение биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером. Проведение измерения тока базы, напряжения база-эмиттер и тока эмиттера для значений напряжения источника. Расчет коллекторного тока.
лабораторная работа [76,2 K], добавлен 12.01.2010Разработка схемы усилителя постоянного тока и расчет источников питания: стабилизатора напряжения и выпрямителя. Определение фильтра низких частот. Вычисление температурной погрешности и неточностей измерения от нестабильности питающего напряжения.
курсовая работа [166,3 K], добавлен 28.03.2012Выбор тиристоров для реверсивного преобразователя и токоограничивающего реактора. Регулировочная характеристика и график выпрямленного напряжения на якоре двигателя. Схема системы подчиненного регулирования. Настройка внутреннего контура тока и скорости.
курсовая работа [512,8 K], добавлен 11.02.2011
