Гармонический состав сетевого тока преобразователей

Полупроводниковые преобразователи потребляют из питающей сети несинусоидальный ток, который можно представить как сумму первой и высших гармоник. Порядок высших гармоник сетевого тока определяется «пульсностью» схемы выпрямления. При симметричном питающем напряжении каждой высшей гармонике выпрямленного (инвертируемого) напряжения порядка  в сетевом токе преобразователя соответствуют две высшие гармоники с порядковыми номерами:

где l – натуральные числа, а m – число пульсаций.

Гармоники сетевого тока порядка n=mp±1 можно назвать каноническими для m-пульсовой схемы выпрямления. Эти гармоники приводят к искажению синусоидальности питающего напряжения, в питающем напряжении также появляются гармоники порядка n=mp±1, величина которых регламентируется согласно ГОСТ 32144-2013 “Электрическая энергия. Совместимость технически средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения” [2]. Переход на более многопульсовые схемы выпрямления позволит повысить качество электроэнергии в промышленных сетях.

Из-за процесса коммутации вентильных токов отношение амплитуд высших гармоник тока к первой уменьшается с ростом нагрузки выпрямителя, т.е. форма кривой тока приближается к синусоиде

При идеально сглаженном выпрямленном токе (Х_d=∞) и мгновенной коммутации вентилей (Х_А=0) кривая первичного тока имеет прямоугольную либо ступенчатую форму. Для таких условий амплитуда k- гармоники сетевого тока будет определяться:

где I₁₍₁₎ – амплитуда 1^ой гармоники сетевого тока.

Коэффициент мощности выпрямительного преобразователя

Коэффициент мощности – один из важнейших энергетических показателей потребителя электроэнергии. Под коэффициентом мощности понимают отношение активной мощности к полной. Его расчет можно произвести из следующих соотношений:

, где

k_u – коэффициент искажения синусоидальности потребляемого из сети тока,при допущениях, что x_d = ∞ и x_a = 0, в симметричном режиме работы он может быть определён из формулы I₁₍₁₎ = ;

φ₁ – угол сдвига между основными гармониками сетевого напряжения и тока;

I₁₍₁₎ – действующее значение основной гармоники сетевого тока;

I₁ = – действующее значение сетевого тока;

 – угол коммутации m-пульсового выпрямителя;

α – угол запаздывания (регулирования).

 

Коэффициент мощности.                           Таблица 4.1

Схема ВИП		Значения
		α =0	α =5	α =10
Трехфазный управляемый (на тиристорах) выпрямительно-инверторный преобразователь	0	0,989	0,985	0,974
	10,98	0,985	0,989	0,986
	15,54	0,980	0,988	0,988
	19,03	0,976	0,986	0,989
	21,95	0,971	0,984	0,989

Кривые  изображены на рис.4.5.

 

Рис.4.5.Зависимости коэффициента мощности и коэффициента полезного действия  от нагрузки ВИП

 

Как видно из приведенного выражения коэффициента мощности, с ростом угла коммутации коэффициент мощности уменьшается, но увеличивается при повышении «пульсности» схемы. Причем увеличение происходит не только из-за соотношения m/π, но и за счет уменьшения угла коммутации при одной реализуемой мощности на тягу при переходе на более многопульсовые схемы выпрямления. Кроме уменьшения угла коммутации, уменьшается также спектральный состав сетевого тока, т.е. форма тока становится более близкой к синусоиде, что также увеличивает коэффициент мощности.

Кроме формы сетевого тока и напряжения и угла между их гармониками на коэффициент мощности влияют также другие параметры: степень загрузки преобразователя, уровень напряжения на шинах, от которых питается преобразователь, тип тягового трансформатора. В связи с этим существует ряд организационно-технических и технических мероприятий, направленных на повышение коэффициента мощности.

Следует отметить, что В соответствии с нормативными документами («Тарифы на электрическую и тепловую энергию, отпускаемую энергосистемами и электростанциями Министерства энергетики и электрификации»), для потребителей с низким коэффициентом мощности устанавливаются повышенные тарифы на электроэнергию. 

---

Дата добавления: 2023-01-08; просмотров: 42; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!