практическое занятие. ПЗ1. Занятие 1 (2 часа) Тема Введение

• Название: Занятие 1 (2 часа) Тема Введение
• Анкор: практическое занятие
• Дата: 19.04.2022
• Размер: 28.56 Kb.
• Имя файла: ПЗ1.docx
• Тип: Занятие; #484264

Модуль 1. Задачи и методы исследования силовых преобразователей энергии

Практическое занятие № 1 (2 часа)

Тема: Введение

1.Системный подход к анализу силовых преобразователей электроэнергии
В общем случае функции силовых преобразователей электроэнергии могут быть сведены к следующим операциям:

• 
  преобразование рода тока;
  
• 
  регулирование выходных параметров преобразователей электроэнергии;
  
• 
  согласование величины напряжений питающей сети и нагрузки преобразователя;
  
• 
  обеспечение электромагнитной совместимости преобразователя с питающей сетью и нагрузкой.
  

Ф₂

Н
Исходя из этих функциональных особенностей структурная схема преобразователя может быть представлена в виде, приведенном на рис. 1.2.


ПС


Тр


Ф₁




Рис. 1.2. Структурная схема силового преобразователя электроэнергии: ПС – питающая сеть, Тр – согласующий трансформатор, Ф₁ – сетевой фильтр, СП – собственно силовой преобразователь, СУ – система управления, Ф₂ – фильтр выходного напряжения, Н – нагрузка.
Функции преобразования и регулирования параметров электроэнергии осуществляются комплектом силовых полупроводниковых управляемых вентилей, образующих схему СП, с соответствующей системой управления СУ.

Согласование уровней напряжений питающей сети и нагрузки для конкретного типа преобразователей достигается применением согласующего трансформатора Тр.

Обеспечение электромагнитной совместимости устройства с питающей сетью и нагрузкой, наряду с применением специальных схемных решений преобразователя, достигается установкой силовых фильтров Ф₁ и Ф₂.

Таким образом, анализ процессов преобразования электроэнергии

в силовых преобразователях требует системного подхода, учитывающего характеристики не только собственно вентильного устройства, но и значимые параметры питающей сети и нагрузки. Необходимость комплексного изучения электромагнитных процессов в

силовых преобразователях, являющихся элементами системы электроснабжения объекта, определяется соизмеримостью мощностей преобразователя электроэнергии и питающей сети.

В зависимости от задач исследования могут быть приняты различные допущения:

1. 
   Все элементы преобразователя идеальны, питающая сеть имеет бесконечную мощность (источник напряжения), нагрузка также идеализирована (чаще активного характера или активно-индуктивная с бесконечно большой индуктивностью). При этих допущениях системный подход фактически теряется, процедура исследования элементарна.
   
2. 
   Питающая сеть и элементы преобразовательного устройства представляются реальными параметрами, нагрузка остается идеализированной. Процессы в системе в этом случае могут исследоваться аналитически. Результаты достаточно хорошо отображают реальные энергетические характеристики преобразовательных устройств, распространение данного класса допущений.
   
3. 
   Все элементы преобразовательного устройства описываются моделями с реальными характеристиками элементов. Анализ чаще всего возможен с использованием численных методов и вычислительной техники. В настоящее время существует ряд пакетов прикладных программ для моделирования, в том числе и преобразовательных устройств.
   

Важной составляющей системного подхода к изучению силовых преобразователей является определение универсального набора критериев, характеризующих энергоэффективность преобразования электроэнергии.

Важнейшими энергетическими показателями качества электромагнитных процессов, соответствующими государственному стандарту на качество электроэнергии в электрических сетях общего пользования (ГОСТ 13109 – 97), являются следующие:

1. 
   Коэффициенты преобразования по напряжению и току:
   

_{kU } U _{вх ,}

^U вых

_{k I } I _{вх .}

^I вых

В зависимости от определенных значений токов и напряжений – средние, действующие, первые гармоники – могут определяться и соответствующие значения коэффициентов преобразования. При этом следует учитывать, что в цепях переменного тока полезными составляющими, переносящими активную мощность, обычно являются

первые гармоники тока и напряжения. В цепях постоянного тока –

средние значения.

1. 
   Коэффициенты гармоник тока и напряжения:
   

 ₂  ₂

^ I<sub>k

kгI</sub> ^Iв.г. _ ^k2 _;

^U<sub>k

k гU </sub> ^U в.г. _ ^k2 _,

I I U U

где I_k, U_k– действующие значения токов и напряжений высших гармоник; I, U– действующие значения тока и напряжения.

2. 
   Коэффициент сдвига тока относительно напряжения по первой гармонике
   

^cos₁ ^

P_{1 ,}

где Р₁, Q₁ – активная и реактивная мощности первых гармоник тока и напряжения.

3. 
   Коэффициент мощности
   

  ^P ,

S

где P, S– активная и полная мощность в электрической цепи.

4. 
   Коэффициент полезного действия
   

_{ } ^Рвых _.

^Рвх

Предлагаемые принципы формирования системного подхода к исследованию силовых преобразователей электроэнергии позволяют анализировать электромагнитные процессы с теми допущениями, которые соответствуют задачам анализа. При этом результаты,

полученные на	этапе	элементарного анализа, могут	уточняться
последующим,	более	детальным, исследованием с	меньшими
допущениями.