Преобразовательная техника. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Особенности частотного управления автономным инвертором с резонансным контуром третьего порядка
Статья научная
Приводится анализ режимов работы автономного инвертора напряжения с резонансным нагрузочным контуром третьего порядка, при изменении сопротивления нагрузки от нулевого до бесконечного значений с одновременным обеспечением заданного значения тока в момент коммутации силовых ключей.
Бесплатно
Переходные характеристики цепи управления транзистора IGBT
Статья научная
Рассматриваются переходные процессы в цепи управления при неидеальном сигнале управления. Построены номограммы относительных значений напряжений и тока для различного соотношения параметров.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время большое количество металлургических заводов в России и за рубежом имеют в своем составе электросталеплавильные комплексы на базе дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и установок ковш-печь (УКП). Данные агрегаты являются мощными электроприемниками с нелинейной вольтамперной характеристикой и резкопеременным, несимметричным характером изменения нагрузки, поэтому при работе печи наблюдаются нарушения показателей качества электрической энергии и повышение коэффициента реактивной мощности на границе балансовой принадлежности предприятия и внешней питающей сети. Для улучшения показателей качества электрической энергии и обеспечения стабилизации напряжения в точке подключения печного трансформатора электродуговой печи дополнительно применяют устройства компенсации реактивной мощности. На сегодняшний день более 85 % от общего количества компенсирующих устройств для ДСП и УКП используют статический тиристорный компенсатор (СТК), состоящий из тиристорно-реакторной группы и фильтров высших гармоник. Анализ номинальных параметров СТК различных фирм-производителей показал отсутствие универсальной методики выбора параметров фильтрокомпенсирующих цепей (ФКЦ) компенсаторов. В связи с этим актуальной задачей является разработка комплексного подхода определения оптимальной конфигурации фильтров высших гармоник при их известной суммарной мощности. Цель работы - разработка усовершенствованной методики выбора параметров ФКЦ СТК электродуговой печи, учитывающей различные критерии оптимальности, такие как стоимость ФКЦ, потери активной мощности в фильтрах высших гармоник, коэффициент фильтрации, суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения. Используемые методы: для проведения исследований использовались экспериментальные массивы электрических параметров, полученные на действующих электротехнических комплексах «ДСП-СТК», а также известные методы математического моделирования электродуговых печей и СТК. Новизна: разработанная методика расчета параметров фильтрокомпенсирующих цепей СТК отличается от известных тем, что распределение мощности между фильтрами высших гармоник осуществляется с использованием группы критериев оптимальности, что позволяет достичь наилучших технико-экономических параметров ФКЦ с учетом особенностей конкретного электросталеплавильного агрегата и его системы электроснабжения. Данная методика обладает повышенной точностью анализа электрических режимов ФКЦ за счет возможности использования реальных токов электродуговых печей разного класса и мощности. Полученные результаты: 1) выполнен анализ параметров действующих СТК различных фирм-производителей; 2) проанализированы существующие методики распределения мощности между фильтрами; 3) разработана усовершенствованная математическая модель комплекса «ДСП-СТК», позволяющая проводить детальные исследования режимов работы ФКЦ СТК с учетом реального гармонического состава токов ДСП; 4) на основании математической модели установлены закономерности изменения коэффициента фильтрации ФКЦ при различных вариантах распределения суммарной мощности между фильтрами; 5) разработана усовершенствованная методика расчета параметров ФКЦ СТК, обеспечивающая оптимальное распределение мощности между фильтрами высших гармоник с учетом совокупности различных критериев оптимальности. Практическая ценность: полученные результаты исследований имеют большую практическую значимость при проектировании и расчете параметров фильтрокомпенсирующих цепей СТК, функционирующих в системах электроснабжения электросталеплавильных комплексов.
Бесплатно
Регулятор переменного напряжения с малым числом ключей и цифровым управлением
Статья научная
В работе рассматривается новый трехфазный регулятор переменного напряжения с малым числом ключей. Предлагаемый преобразователь является повышающе-понижающим с синусоидальными входными и выходными токами. Предложена методика расчета токов регулятора переменного напряжения по высшим гармоникам. Получены зависимости коэффициентов гармоник от глубины модуляции, используя метод АДУ, а также произведено сравнение с результатами имитационного моделирования. Оценка качества выходного и входного токов относительно частоты коммутации позволило выбрать оптимальный диапазон частот для экспериментального макета. Рассмотрена и проанализирована цифровая система управления регулятора переменного напряжения с малым числом ключей, которая выполнена на базе микроконтроллера Atmel AVR Atmega. Приведены эпюры токов и напряжений регулятора с цифровой системой управления, полученные в ходе эксперимента.
Бесплатно
Регуляторы переменного напряжения с частотно-широтно-импульсной модуляцией
Статья научная
Рассматривается принцип построения частотно-широтно-импульсных регуляторов переменного напряжения на базе многозонного интегрирующего развертывающего преобразователя. Приведены структурные схемы однофазного и трехфазных регуляторов и временные диаграммы их работы.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена синтезу повышающего преобразователя для имитатора, предназначенного для формирования нагрузок систем электроснабжения автономных объектов на основании математического описания преобразователя в виде системы дифференциальных уравнений. Выведены уравнения, позволяющие построить модель повышающего преобразователя, совмещающую силовую часть и систему управления и предназначенную для описания электромагнитных и информационных процессов в устройстве и применения в составе системы управления в качестве цифрового модуля. Модель преобразователя реализована в среде MATLAB Simulink в виде структурной схемы и может быть использована как непрерывная усреднённая, так и дискретная в зависимости от подаваемого на её вход управляющего сигнала - непрерывного или импульсного периодического с определённым значением скважности импульсов. Непрерывная усреднённая модель применяется для цифрового синтеза преобразователя, а дискретная - для проверки и испытаний повышающего преобразователя имитатора нагрузки. На основании построенной структурной схемы выведена передаточная функция преобразователя по его входному току с переменными параметрами, зависящими от скважности. Разработанный повышающий преобразователь обеспечивает ток нагрузки до 360 А с коэффициентом пульсаций входного тока, не превышающим 0,6 %. Результаты исследований могут представлять интерес для специалистов в области силовой электроники, систем электроснабжения автономных объектов и систем управления.
Бесплатно
Статья научная
Приведено описание принципов построения интегрирующих устройств синхронизации вентильных преобразователей на основе интегрирующего развертывающего преобразователя. Показаны статические и динамические характеристики интегрирующих устройств синхронизации.
Бесплатно
Улучшение синхронизации параллельного активного силового фильтра с питающей сетью
Статья научная
Рассмотрены особенности синхронизации трехфазных параллельных активных силовых фильтров с питающей сетью. Предложена усовершенствованная топология блока синхронизации, которая позволила улучшить стабильность синхронизации. Улучшение работы блока синхронизации достигнуто введением полосовых фильтров для фильтрации входных сигналов блока синхронизации с фазовой автоподстройкой частоты. Выполнен синтез цифрового полосового фильтра второго порядка с бесконечной импульсной характеристикой. Проведено имитационное моделирование трехфазного параллельного активного силового фильтра с предложенной топологией блока синхронизации. Проведенные эксперименты на лабораторной установке - прототипе трехфазного активного силового фильтра - подтвердили результаты, полученные в ходе имитационного моделирования.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается принцип построения частотно-широтно-импульсного регулятора переменного напряжения с синхронной системой управления на базе многозонного интегрирующего развертывающего преобразователя. Приведена структурная схема регулятора и временные диаграммы его сигналов для исправного состояния системы управления и катастрофического отказа одного из каналов регулирования.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается принцип построения частотно-широтно-импульсного регулятора переменного напряжения в составе системы управления сушильной камеры 120ЕК электроцеха ОАО «Челябинский трубопрокатный завод». Приведены структурная схема и временные диаграммы работы регулятора, а также преобразователя значения комплексного сопротивления изоляции, осуществляющего непрерывный контроль за ходом технологического процесса при сушке обмоток электротехнического изделия.
Бесплатно
Экспериментальное исследование компенсированного выпрямителя с векторным управлением
Статья научная
В работе рассмотрены результаты экспериментального исследования компенсированного выпрямителя, управление выходными параметрами которого осуществляется с помощью включенного через вольтодобавочный трансформатор автономный инвертор напряжения. Построены регулировочные характеристики, осциллограммы токов и напряжений выпрямителя.
Бесплатно
Статья научная
На лабораторном стенде был исследован компенсированный выпрямительный агрегат с пятой и седьмой гармониками напряжения на конденсаторах и обратной связью в виде АИН с синусоидальной ШИМ. Построены характеристики исследуемого комплекса.
Бесплатно
Краткое сообщение
Представлена и описана физическая модель преобразователя. Сняты осциллограммы кривых токов и напряжений преобразователя при различных режимах его работы. Проведено сравнение экспериментальных результатов с результатами, полученными аналитическим путем и с помощью моделирования в пакете Matlab/Simulink.
Бесплатно
Энергетическая эффективность в электрических цепях с полупроводниковыми приборами
Статья научная
Рассмотрена теория энергетических процессов в электрических цепях с полупроводниковыми преобразователями, которые получили широкое применение на предприятиях в различных отраслях экономики. Выполненным анализом известных технических решений по повышению энергетической эффективности и электромагнитной совместимости преобразовательной техники определены задачи исследования. В основу методологии исследования энергетической эффективности в электрических цепях с полупроводниковыми приборами приняты закон сохранения энергии, спектральный анализ несинусоидального напряжения и тока. Для разработки новых энергетических характеристик полупроводниковых преобразователей в статье использованы направления научных работ основателей фундаментальной электротехники. Исследованием доказано влияние непроводящего состояния силовых полупроводниковых приборов преобразователей на продолжительность необратимого преобразования электрической энергии в иной вид энергии и обоснована целесообразность учета спектра гармонических составляющих несинусоидального напряжения и тока. Для снижения потребляемого из сети тока предложено регулировать мощность преобразователями за счет изменения величины и обеспечивать активный характер их входного электрического сопротивления. Методом математического моделирования показана возможность улучшения энергетических показателей электропривода за счет применения электрического полупроводникового вариатора вместо управляемого выпрямителя. Разработанные энергетические характеристики полупроводниковых регуляторов мощности позволяют определить перспективные направления совершенствования преобразовательной техники устранять методологические противоречия в образовательном процессе подготовки специалистов.
Бесплатно
