Раздел: Документация
0 ... 44 45 46 47 48 49 преобразователями. Однако практическая реализация равномерности" загрузки в различных режимах эксплуатации затруднительна. Это обусловлено в основном тем, что регулируемые преобразователи имеют обычно высокую точность стабилизации выходного напряжения и, следовательно, малый статизм внешних характеристик. В связи с этим для рассматриваемого вида работы должно соблюдаться условие ~ 4«гЛном,v (6.4) где /„ — ток нагрузки; 7iHOM — номинальный ток /-го преобразователя (рис. 6.8, а). Одним из способов реализации второго вида параллельной работы является введение обратных связей между нагрузкой и каждым преобразователем (рис. 6т8, б). В этом случае сигнал с датчика тока нагрузки ДТ„ делится и распределяется по каналам обратной связи, сравнивается с сигналом по току отдельного преобразователя и их разность поступает в систему регулирования выходного напряжения. В результате оказывается возможным распределение тока нагрузки между отдельными преобразователями согласно значениям токов преобразователей. В частности, может быть достигнуто равномерное распределение тока нагрузки между работающими преобразователями, когда = Статическая точность распределения будет определяться коэффициентом усиления обратных связей по току. На практике такие системы обеспечивают точность распределения не хуже +10% 1п/п при загрузке каждого преобразователя не более 50% /ном. Для обеспечения устойчивой параллельной работы и исключения режима автоколебаний необходимо уделять значительное внимание синтезу частотно-зависимых параметров каналов регулирования по току. Третий вид параллельной работы может быть осуществлен для преобразователей, имеющих внешнюю характеристику, подобную изображенной на рис. 6.8, в. Участок 1 внешней характеристики соответствует режиму работы с «малым» статизмом. При достижении номинальной нагрузки преобразователь переходит в режим работ с «большим» статизмом (участок 2). Далее при перегрузках и внешних КЗ преобразователь переходит в режим работы со стабилизацией выходного тока (участок 3) (или происходит отключение преобразователя). При параллельной работе преобразователей с такой внешней характеристикой их выходные напряжения устанавливаются равными с точностью, определяемой параметрами установок (практически в пределах зоны стабилизации). Преобразователи включаются по структуре, соответствующей рис. 6.8, а. Подключенная нагрузка в общем случае распределяется между 284    с) Рис. 6.9. Эквивалентная схема параллельно работающих преобразователей (а) и векторная диаграмма выходных напряжений инверторов (б) преобразователями неравномерно. Однако по мере достижения номинальной нагрузки одним из преобразователей он переходит в режим работы, соответствующий участку 2, и. начинает снижать свое выходное напряжение. При последующем увеличе-" нии нагрузки ее берет на себя другой преобразователь и так далее. Такой способ реализации параллельной работы является наиболее перспективным, так как он не связан с введением дополнительных обратных связей и не накладывает каких-либо схемных и структурных ограничений на модульное агрегатирование системы. Переход преобразователя в режим работы с ограничением по току (участок 2 на рис. 6.8, в) происходит при превышении выходным током установленного значения /0>н, когда подключается контур ограничения тока параллельно главной обратной связи по напряжению. Обеспечение параллельной работы модулей переменного тока, как уже отмечалось, является более сложной задачей, так как при этом возникает необходимость синхронизации напряжений параллельно работающих инверторов. На рис. 6.9, а представлена упрощенная эквивалентная схема двух параллельно работающих модулей инверторов напряжения в однофазном исполнении и допущении синусоидальности выходного - напряжения. Последнее обычно достигается выходными фильтрами (на рис. 6.9, а указана индуктивность этих фильтров L). При совпадении векторов ГУи1 и ГУи2 уравнительный ток между модулями не развивается (рис. 6.9, б). В случае совпадения векторов по фазе, но различии по амплитуде развивается реактивный уравнительный ток /у. Для модуля с большим напряжением он эквивалентен индуктивной нагрузке. Значение этого тока может быть определено по формуле агл(65) где ЛГ/„ = Цн1 — Умг I — модуль разности действующих значений первых гармоник выходных напряжений инверторов; AUd—разность средних значений напряжений на входе инвертора; ксх—коэффициент схемы, учитывающий связь между выходным напряжением f7„ и средним значением напряжения на входе инвертора Ud. При расфазировке векторов UHl, Ц и2 появляется активная составляющая уравнительного тока между модулями. При г небольших углах расфазировки и равенства напряжений <УнЬ 1 £«2 уравнительный ток может быть определен по приближенной формуле /у=сх,(6.6) где 9—угол расфазировки. Модуль, опережающий UBl, отдает активную мощность, а отстающий по фазе модуль потребляет активную мощность (со сборных шин). Эти аналогично явлению возникновения уравнительных токов в параллельно работающих синхронных генераторах. Таким образом, для обеспечения параллельной работы модулей инверторов необходимо регулировать амплитуду выходных напряжений инверторов и обеспечивать их синхронность и синфазность. В зависимости от схемы инвертора эти задачи решают различными способами. При модульном агрегатировании целесообразно использовать однофазные модули, выполненные по схеме инвертора напряжения. Регулирование значения выходного напряжения в таких инверторах можно также осуществлять различными способами. В частности, используется регулирование по входу на стороне постоянного тока посредством регулятора постоянного напряжения (РПН). В этом случае целесообразно использование дополнительной информационной связи между модулями по постоянному току. С этой целью в параллельно работающих модулях применяется дополнительная информационная шина на стороне постоянного тока, которая позволяет РПН выравнивать выходные напряжения инверторов, а следовательно, и амплитуду первых гармоник выходных напряжений модулей инверторов. Синхронизация инверторных модулей обеспечивает синфазность коммутационных функций, алгоритм которых в схемах инверторов напряжения задается пересчетно-распределительным устройством (ПРУ). На вход ПРУ поступают импульсы от ЗГ. Для этого модули соединяются специальной системой синхросвязей. Характерное для систем гарантированного электропитания требование сохранения нормальной работы в условиях любой одной неисправности вызывает применительно к системе синхронизации следующее: 286 1.Отсутствие конструктивно объединенных централизованных устройств, что, однако, не исключает возможности параметрического управления. 2.Возобновление работы любого модуля (после устранения неисправности) в работающей системе без перестановки связей и скачка фазы. 3.Сохранение связности системы (синфазности вектора) и ее частоты при срыве генерации или изменении частоты любого ЗГ, а также при обрыве любой одной синхронизирующей связи. Синхронизация генераторов ЗГ может осуществляться как методом фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), так и прямой импульсной синхронизацией. При прямой синхронизации в качестве ЗГ используется релаксационная автоколебательная схема. В этом случае не является обязательным, чтобы частота синхронизирующего сигнала была больше собственной частоты ЗГ, как это обычно формулируется для аналогичных устройств. Отличительной особенностью прямой синхронизации является уменьшение частоты ЗГ, если цепь синхронизации образует кольцо с выхода на вход. Кольцо синхронизации при этом охватывает один или несколько генераторов ЗГ. Таким образом, при прямой синхронизации для сохранения постоянства частоты системы необходимо постоянно поддерживать либо замкнутое кольцо синхронизации, либо разомкнутую цепь (при представлении графом — поддерживать древовидную форму графа). При прямой синхронизации релаксационного ЗГ имеет место непосредственное импульсное воздействие на переключающий элемент генератора, поэтому степень синфазности синхронизированных генераторов очень высока, она определяется только временными задержками импульсных цепей и ключевых элементов. При синхронизации способом ФАПЧ в качестве ЗГ используется генератор с плавно перестраиваемой частотой. Кроме него имеется система регулирования, которая меняет эту частоту в зависимости от знака и значения фазового рассогласования синхросигнала и выходного сигнала ЗГ. Здесь в отличие от системы прямой синхронизации возможно использование синхросигнала с частотой, меньшей выходной частоты ЗГ. Частота ФАПЧ ЗГ при охвате его кольцом синхронизации будет такой же, что и в автономном (несин-хронизированном) режиме. Замыкание в кольцо синхронизации нескольких статических ФАПЧ ЗГ приводит к установлению в такой системе частоты, близкой к средней частоте включенных генераторов ЗГ. В структурах с Однонаправленной системой, как в случае прямой, так и в случае ФАПЧ синхронизации, вся система ЗГ работает по частоте головного генератора. оооо s) о1:о]ю?о 6) Рис. 6.10. Структура системы синхросвязей: а—линейка; б—кольцо; в—линейка с обходами; г — кольцо с обходами Множество возможных структур синхронизации возникает из-за противоречивости требований детерминированной надежности и ко!&руктгивной простоты, которые могут быть сформулированы следующим образом: а)минимальное число информационных связей между инверторными модулями; б)конструктивная тождественность всех модулей; в)максимальная симметричность системы информационных связей и зависимых режимов работы модулей; г)минимальная сложность аппаратурной реализации. На рис. 6.10 представлено несколько характерных структур системы синхросвязей для синфазной синхронизации. В этих структурах нет конструктивно централизованных устройств, и, следовательно, . они удовлетворяют основному требованию надежности. Ключи в цепях сигналов предполагаются встроенными в каждый модуль. В определенном смысле централизованным устройством можно считать сборную синхро-шину, но ее надежность может быть легко обеспечена конструктивными мерами. Наиболее полно сформулированным выше требованиям отвечают варианты: простое кольцо для ФАПЧ синхронизации (рис. 6.10, б) и кольцо с v обходами (рис. 6.10, г) или простая линейка (рис. 6.10, а) и линейка с обходами (рис. 6.10, в) для прямой синхронизации. Поэтому рассмотрим эти структуры боЛее .подробно. В кольце ФАПЧ частота близка к среднему значению собственных генераторов, поэтому любое изменение собственной частоты одного ЗГ сказывается на всей системе. При малом числе генераторов ЗГ в кольце изменение частоты может-быть значительным. Для определения неисправного ЗГ можно использовать- комбинацию датчика частоты и датчика 288   / знака неисправности генератора. Например, если частота меньше номинальной и фаза данного ЗГ отстает от фазы поступающего на него синхросигнала, то у данного генератора занижена собственная частота. Однако этот метод требует сравнительно большого статизма по фазе для ФАПЧ синхронизации. Кольцо прямой синхронизации (рис. 6.10, б) работает на частоте генератора с наибольшей собственной частотой. Этот генератор играет роль ведущего, генерация подстраиваемых генераторов ЗГ инициируется его синхросигналами. При понижении собственной частоты ведущего ЗГ его функции переходят к другому ЗГ, не нарушая нормальной работы кольца. При повышении собственной частоты ЗГ все кольцо начинает работать на зЧой повышенной частоте. При этом несинфазное отставание последующих генераторов становится незначительным и его надежное распознавание в условиях помех технически затруднительно. Наиболее просто вести борьбу с изменением частоты одного ЗГ в структуре линейки (рис. 6.10, в). В ней всегда имеется ведущий генератор, который однозначно определяет частоту всех последующих. При отклонении частоты от нормы подлежит отключению именно этот ведущий генератор. Уход частоты ведомого ЗГ не сказывается на работе системы, так как он остается в режиме однофазной синхронизации. Трехфазная система электроснабжения может быть собрана из трех однофазных инверторных модулей, сфазированных между собой соответствующим образом. Выходное напряжение каждого модуля является фазным и подается на несвязанные первичные обмртки трехфазного или группу однофазных трансформаторов либо выходы модулей объединяются непосредственно в трехфазную систему в виде трех или четырех шин. 6.6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОМЕХИ Принцип действия большинства полупроводниковых преобразователей основан на переключении существенно нелинейных элементов с характеристикой релейного типа. Переключение этих элементов вызывает -скачкообразное изменение токов и напряжений в электрических цепях преобразователя. В результате возникают электромагнитные помехи в широком спектре частот. Для преобразователей эти явления, особенно ярко выражены, так как в них электрическая энергия подвергается многократному преобразованию посредством ключевых элементов, а режимы работы последних характеризуются значительными напряжениями (например, в преобразователях с бестрансформаторным сетевым входом) и высокой скоростью переключения из одного состояния в другое. (2«о 0 ... 44 45 46 47 48 49
|
