Модель плавноступенчатого трансформаторно-тиристор



Литература, Книги, Культура, Искусство, Философия, Кино

Модель плавноступенчатого трансформаторно-тиристор


Четверг, 27 сентября 2018 г.
Рубрика: Наука
Метки: модель, стабилизатор
Автор статьи: grizman

Виртуальная модель плавноступенчатого трансформаторно-тиристорного стабилизатора переменного напряжения модульного типа.

Одной из задач преобразовательной техники является разработка трансформаторно-тиристорных устройств регулирования и стабилизации переменного напряжения (ТТРН). Данные устройства могут быть использованы для питания удалённых потребителей электрической энергии, а так же для согласования нетрадиционных источников электрической энергии (ветрогенераторов, солнечных батарей, топливных элементов) с единой энергетической системой.

Наилучшая точность стабилизации выходного напряжения в сочетании с низким искажением напряжения нагрузки достигается в гшавноступенчатых ТТРН модульного типа с двухзонным регулированием. Основным недостатком промышленных ТТРН с одновременным двухзонным регулированием является необходимость использования датчика тока нагрузки. Это нарушает их работоспособность в режимах холостого хода нагрузки, а так же на интервалах синхронизации выходных инверторов нетрадиционных источников питания с энергосистемой. Предлагаемая модель позволяет выполнить анализ регулировочных и энергетических характеристик, а гак же переходных процессов тиристорного регулятора с учётом нелинейности кривой намагничивания сердечника вольтодобавочного трансформатора.

При разработке модели трансформатора в целях повышения точности расчетов кривая намагничивания сердечника описывалась аналитическим выражением. Учтены активные и индуктивные сопротивления рассеивания обмоток вольтодобавочного трансформатора, а так же падения напряжения в тиристорных коммутаторах переменного тока. Система управления содержит блоки плавного и дискретного переключений, реализованные на элементах библиотеки Simulink. Блок плавного регулирования содержит четыре фазосдвигающих устройства, обеспечивающих импульсно-фазовое управление тиристорами в интервалах положительного и отрицательного направления мощности в режимах «вольтодобавка- закоротка» и «закоротка-вольтоотбавка» вольтодобавочного трансформатора модуля плавного регулирования. Таким образом, модуль плавного регулирования обеспечивает стабилизацию выходного напряжения во всем диапазоне с точностью 1,5 % от номинального значения. Для его реализации не требуется применение датчика тока нагрузки. Это позволяет обеспечить устойчивую работу модуля на холостом ходу и при активной, активно-индуктивной, активно- емкостной нагрузках, а также при рекуперативной нагрузке, имеющей место при работе нетрадиционных источников электрической энергии параллельно с единой энергетической системой. Блок дискретных переключений обеспечивает грубое ступенчатое регулирование выходного напряжения. Он содержит усилитель рассогласования действующего значения выходного напряжения стабилизатора и заданного значения. По выходному сигналу рассогласования, при исчерпании возможностей модуля плавного регулирования, формируются команды на понижение или повышение напряжения. Данные сигналы через звено задержки поступают на вход регистра выбора режима. Выходные сигналы регистра через дешифратор изменяют комбинацию включенных тиристорных ключей модуля дискретного регулирования. По завершению дискретных переключений вновь разрешается работа модуля плавного регулирования. С использованием разработанной модели выполнены исследования стационарных и динамических режимов работы плавноступенчатого ТТРН. Результаты исследований показали, что динамические режимы, вызываемые дискретными изменениями углов регулирования, не сопровождаются перегрузками силовых элементов и имеют затухающий характер. Это подтверждает устойчивую работу исследуемого стабилизатора напряжения. В целях оптимизации коммутационных процессов при дискретном регулировании рекомендуется величину угла переключения выбирать на уровне ©к=172°. Данное значение практически не влияет на расчётные параметры тиристоров вследствие ограниченной длительности протекания коммутационных токов и обеспечивает устойчивую коммутацию при двух-кратных перегрузках.

Исследования режимов плавного регулирования показали, что система управления ТТРН обеспечивает плавный переход напряжений с режима “вольтоотбавка — закоротка ” на режим “закоротка — вольтодобавка”. Поэтому она рекомендуется для применения в стабилизаторах переменного напряжения. Гармонический состав кривой напряжения нагрузки в данных режимах в основном определяется коэффициентом трансформации вольтодобавочного трансформатора модуля плавного регулирования. Рекомендуется его величину выбирать из условия ограничения значения коэффициента искажений на допустимом для потребителя уровне. Амплитудные значения высших гармонических составляющих напряжения нагрузки снижаются пропорционально номеру гармоники. Наибольший вес из высших гармонических составляющих имеет напряжение утроенной частоты. Его амплитудное значение не превышает 0.47 от величины ступени модуля плавного регулирования. Минимальное значение коэффициента искажений равно Ки=0,999 при рекомендуемой величине ступени модуля плавного регулирования 0,1 от номинального напряжения нагрузки. В этом случае выполняются нормально-допустимые требования к качеству напряжения нагрузки, так как амплитудное значение третьей гармонической составляющей не превышает 5% от действующего значения напряжения нагрузки.


	Подписаться на новые статьи

Оставьте комментарий!