Материал: s_electro

где α1 и α2 – углы регулирования ВК1 и ВК2 соответственно. Равенство может быть выполнено при двух условиях

Уравнение (3.12.2) и есть условие согласования управления двумя вентильными комплектами РВП. При его выполнении уравнительный ток будет предельно непрерывным, так как разница мгновенных значений напряжений вентильных комплектов ВК1 и ВК2 в этом случае – чисто переменная функция.

Выражение (3.12.3) в случае выполнения РВП на не полностью управляемых вентилях физически нереализуемо, ибо требует или α1 > 1800, или α2 < 0, чего не может быть в силу особенностей естественной коммутации. Только использование вентилей с полным управлением позволяет согласовать управление двумя комплектами и в соответствии с условием (3.12.3). При этом в случае четного p нулю равна и разница мгновенных значений напряжений вентильных комплектов, что вообще устраняет причину возникновения уравнительного тока в РВП, как показано в [16].

Уравнение (3.12.2) является условием точного равенства средних значений напряжений вентильных комплектов на холостом ходу (без нагрузки). Поэтому оно может быть названо условием согласования

при совместном (одновременном) управлении вентильными комплектами.

Условие согласования (3.2.12) углов управления α1 и α2 вентильными комплектами означает, что при α1 < 90°, α2 > 90° и наоборот, т. е. когда один вентильный комплект работает в выпрямительном режиме, то второй – в режиме зависимого инвертора. Его угол управления в инверторном режиме равен с учетом (3.4.1)

т. е. действительно, когда один вентильный комплект управляется в выпрямительном режиме с углом α1(α2), то второй вентильный комплект управляется с равным ему углом β1(β2) в инверторном режиме.

Средние значения напряжений вентильных комплектов Udα1 и Udβ2 одинаковы, а мгновенные различаются, поэтому между комплектами

173

включен уравнительный реактор УР, воспринимающий эту разницу напряжений uур. Уравнительный ток является паразитным, так как дополнительно загружает вентили и трансформатор.

Результирующие внешние характеристики реверсивного выпрямителя показаны на рис. 3.12.2. Они образованы из двух семейств внешних характеристик типа рис. 3.4.4 с учетом того, что второй вентильный комплект включен встречно-параллельно первому и обеспечивает иное направление постоянного тока в на-

грузке.

3.13. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ПИТАЮЩЕЙ СЕТЬЮ

Целью данного раздела является изучение обратного влияния вентильного преобразователя на питающую сеть.

Специфика преобразовательных устройств силовой электро-

ники, выполняемых на полупроводниковых управляемых вентилях, связана с ключевым (дискретным) характером работы вентилей, что предопределяет дискретизацию как процесса потребления энергии преобразователем от ее первичного источника, так и процесса передачи ее потребителю (нагрузке). Дискретное потребление энергии преобразователем от источника электроэнергии приводит к заметному обратному влиянию вентильного преобразователя на качество генерируемой электроэнергии, последствия чего ощущают и сам преобразователь, и другие потребители, получающие питание от того же источника. С другой стороны, дискретная передача энергии с выхода преобразователя в нагрузку, как правило, снижает эффективность ее использования в нагрузке, где осуществляется уже преобразование электрической энергии в другой вид энергии (механическую – в электрических двигателях, тепловую – в нагревателях, химическую – в аккуму-

174

ляторах и электролизных ваннах, электромагнитную – в излучателях и т.д.). Кроме того, большие скорости изменения напряжений и токов вентилей в процессе коммутации приводят к заметному электромагнитному излучению в окружающую среду, создавая наведенные помехи в цепях устройств слаботочной электроники, в том числе в устройствах управления этими вентильными преобразователями, порождающими указанные помехи.

Таким образом, обозначилась научно-техническая проблема, называемая проблемой электромагнитной совместимости устройств силовой электроники с источниками питания, нагрузкой и окружающей средой. Первоначально проблема электромагнитной совместимости возникла в радиотехнике как проблема «засорения» эфира [20]. Там электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств определяется способностью этих средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации при воздействии непреднамеренных радиопомех и не создавать недопустимых радиопомех другим средствам. Таким образом, здесь на первом месте находится информационный аспект электромагнитной совместимости полезного сигнала и радиопомехи (шума) в части их сосуществования без потери или искажения информации, содержащейся в радиосигнале, и связана в основном с проблемой индуцированных (наведенных) помех от электромагнитного поля.

Для электротехнических устройств на первом месте стоит энергетический аспект электромагнитной совместимости. Сегодня электро-

магнитная совместимость в электротехнике определяется как спо-

собность различных электротехнических устройств, связанных сетями электроснабжения, одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации при наличии непреднамеренных помех в питающей сети и не создавать недопустимых электромагнитных помех в сети другим устройствам, подсоединенным к этой сети. Очевидны два пути распространения электромагнитных помех: индуктивный (через излучение электромагнитного поля) и кондуктивный (по проводам), хотя эти два явления взаимосвязаны и можно говорить только о доминировании влияния того или иного явления на работу конкретных энергетических или информационных устройств

Позднее эта проблема стала актуальной и для электроэнергетики в виде проблемы «засорения» электрических сетей при кондуктивном сопряжении с ними (по проводам) получивших широкое распространение вентильных преобразователей и других нелинейных нагрузок,

175

являющихся источником высших гармоник и субгармоник тока, т.е. гармоник с частотой ниже частоты напряжения питающей сети.

Для количественной характеристики степени электромагнитной совместимости питающей сети и нагрузки имеется система показателей качества электрической энергии, закрепленная стандартом [43]. В рамках этого раздела мы ограничимся рассмотрением одного вопроса обратного негативного влияния вентильного преобразователя на питающую сеть – вопроса искажения формы напряжения сети от несинусоидального характера входного тока вентильного преобразователя.

Знание формы и спектрального состава входных токов типовых вентильных преобразователей позволяет рассчитывать и этим прогнозировать степень обратного влияния вентильного преобразователя на питающую сеть автономной системы. Для такого расчета необходимо иметь математические модели питающей сети и вентильного преобразователя по входу. Математическая модель питающей сети может быть получена по заданной топологии сети и известным параметрам ее элементов. В случае сложных структур сети математической моделью сети служит частотная характеристика сети в узле присоединения. В первом приближении сеть эквивалентируется источником ЭДС с индуктивным реактансом сети Хс, активные сопротивления сети обычно не учитываются На рис. 3.13.1, а приведена схема с потреби-

телей зажимах сети u.

Наличие трансформатора на входе выпрямителя смоделировано включением приведенной индуктивности рассеивания трансформатора Lк. Напряжение в сети в этом случае искажается на интервалах коммутации γ в выпрямителе.

176