Расчет параметров и выбор элементов силовои части трёхфазного транзисторного источника реактивной мощности

Боровиков Михаил Алексеевич; Павлов Александр Борисович

УДК 621.314.632

М. А. БОРОВИКОВ, А. Б. ПАВЛОВ

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОИ ЧАСТИ ТРЁХФАЗНОГО ТРАНЗИСТОРНОГО ИСТОЧНИКА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Излагается методика расчёта параметров и выбора основных элементов силовой части трёхфазного моноблочного транзисторного источника реактивной мощности для случая неискажающих симметричных нагрузок.

Одним из общепринятых способов повышения эффективности потребления электроэнергии является компенсация реактивной мощности, которая заключается в генерировании реактивных токов непосредственно у электропотребителей и тем самым разгрузка от них электросетей и как следствие, - снижение в них потерь электроэнергии. Причём в настоящее время серьёзную конкуренцию традиционным батареям косинусных конденсаторов в качестве источников реактивных токов могут составить транзисторные источники на основе инверторов напряжения [1] , которые выгодно отличаются от первых возможностью плавного автоматического регулирования величины реактивных токов и использования малогабаритных электролитических конденсаторов.

Ниже рассматриваются вопросы расчёта параметров силовой части трёхфазного моноблочного транзисторного источника реактивных токов, принципы построения которого и схема силовой части приведены в [2]. Для упрощения анализа процессов, протекающих в рассматриваемом устройстве, целесообразно его схему представить в виде потенциальной диаграммы [3], на которой вертикальное положение элемента соответствует наличию на нём напряжения, а горизонтальное - отсутствие. Такой вариант силовой части схемы источника, совмещённый с векторной диаграммой линейных и фазных напряжений источника электроэнергии, приведён на рис. 1. На рис. 2 приведены временные диаграммы питающих напряжений (рис. 2, а), гладкой составляющей напряжения ис02 на одном из накопительных конденсаторов (рис. 2, б), токов через накопительные конденсаторы (рис. 2, в) и напряжений на одном из транзисторов инвертора ТЗ (рис. 2, г).

Линейные напряжения иАВ> иВс, &сл приведены на рис. 2, а и определяются выражениями:

2 к ^

VАН =ит 8т(й* + —);

ивс = ит апСог);

>

2п

и ГА = итвш (ах-—);

(О

у

Реактивные токи в фазах определяются выражениями:

ЦА = 'к.4 = !шр

л

2 л

Ьв ='кв = 1пр ——);

>

(2)

*рс = *кс = !тр +

2л-

У

Линейные токи компенсации:

л

= I

с\

'КЛВ

'ла КВ = &тряп(в + -);

1с2 =

1КБС

1 кв 1 кс

Гс1 =

7КСС

= 4ъ1тр зт(0

*кс - 'юг

>

(3)

У

• •

Емкость конденсатора Ск будет определяться выражением

I

(4)

С к ~

тр

ю&и

ф

Значения индуктивностей определим из условия, что все три конденсатора С1} С2, СЗ, с общей ёмкостью 3 СК должны зарядиться до напряжения ис1тах~2иш за один полупериод, т. е. за время и = 0,01 с.

Из этого условия определим значение индуктивности:

1

С - 7 ,

(5)

СО

о

где Ь£ = 21д + 1СЭ.

Отсюда

д г, У 2

2 со~ЪС

(6)

Рис. 1. Схема трёхфазного транзисторного источника реактивных токов в виде потенциальной диаграммы

сдерживаемому напряжению:

I К

I >_2£_.|у >?£/

ср/доп — ^ 9 ^ дон — ~ т '

Диоды выбираются исходя из тех же условий. Кроме того, они должны выдерживать максимальный ток, который можно определить из решения уравнений:

¿Л ^ + гхС£ ^ + иск =и„

* У (7)

- (Шгг

/ = СТ—™при-± = 0 ,

- ск Ж у

где Сг = 3 С,.

Приближённо, но с достаточной точностью можно определить гзтах из условия

= с, . (8)

Згпах 2- 0 ^т 4 у

С

Частота коммутации Гп транзисторов является параметром, наибольшее значение которого ограничений не имеет.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Зиновьев, Г. С. Основы силовой электроники: Учеб. пособие / Г. С. Зиновьев. - Изд. 2-е, исправ. и доп. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 664 с.

2. Боровиков, М. А., Петрова, М. В., Горбачевский, Н. И. Трёхфазный транзисторный компенсатор реактивной мощности // Вестник УлГТУ. - 2003. - № 1-2.- С. 67-71.

3. Теоретические основы электротехники: Учебник для вузов. В 3 т. / Под общ. ред. К. М. Поливано-

Рис. 2. Временные диаграммы

Транзисторы выбираются по среднему току и

ва. Т. 1. / К. М. Поливанов. Линейные электрические цепи с сосредоточенными постоянными. - М.: Энергия. 1972.-239 с.

Боровиков Михаил Алексеевич, доктор технических наук. профессор, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промышленных

установок» УлГТУ. Имеет статьи и монографии по вопросам повышения качества электроэнергии автоматизированных электроприводов.

Павлов Александр Борисович, аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Окончил Ульяновский госг-

^ ф*

дарственный технический университет.

Текст научной работы на тему «Расчет параметров и выбор элементов силовои части трёхфазного транзисторного источника реактивной мощности»