2014_zinov6

а	б
Рис. 5.3. графики зависимостей XC*	и Iк* от E* (а) и от тока нагрузки (б)

При наличии в потребителе источника высших гармоник тока напряжение бортовой сети исказиться. Поэтому необходимо оценить коэффициент гармоник напряжения сети, что выполнимо методом АДУ2 расчета по высшим гармоникам [8]. Схема замещения бортовой системы генерации по высшим гармоникам представлена на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Схема замещения по высшим гармоникам бортовой системы генерации

Дифференциальное уравнение для напряжения высших гармоник имеет вид:

С dudtвг + L1 ◊uвг = iнвг.

Построим решение для коэффициента гармоник напряжения сети в рамках второго уровня допущений в методе АДУ1 для повышения точности решения. Проинтегрируем уравнение два раза, полученную систему интегральных уравнений алгебраизируем методом АДУ2 и ре-

шим систему алгебраических уравнений относительно Vвг* .

uвг + LC1 ◊uвг = С1 ◊iнвг,

51

uвг + LC1 ◊uвг = С1 ◊iнвг.

Витоге вышеупомянутых преобразований получаем:

Kг2 =	Vвг22	= (XC* ◊Iн*(1)	◊		гт )2 -2	(XC* )24	◊(Iн*(1) ◊		гт )2 .
				K				K
	Vн					(X L* )

По этому отношению на рис. 5.5 построены зависимости коэффициента гармоник напряжения от относительного значения XC* .

Рис. 5.5. Зависимости коэффициента гармоник напряжения от относительного

значения XC*

(Коэффициент гармоник, полученный при значениях X L* = 0,25,

обозначен сплошной линией; при значениях X L* = 0,5 – пунктирной

линией)

Диапазон изменения коэффициента гармоник определяется по графикам рис. 5.3, при двух значениях X L* – 0,25 и 0,5, значения K гт =

0,05 и K гт = 0,01 взяты для тока неуправляемого выпрямителя по трехфазной мостовой схеме [9] при доле этого тока Iн*(1) = 0,3 и 0,5 от

общего тока потребителя. Из графиков следует, что наличие такого искажающего потребителя не позволяет без фильтра обеспечить во всем диапазоне коэффициент искажения напряжения бортовой сети на уровне ГОСТ. Другой путь обеспечения ЭМС нелинейного потребителя (неуправляемого выпрямителя) связан с использованием активного выпрямителя у потребителя, имеющего практически синусоидальный входной ток [10].

52

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Костырев М.Л., Скороспешкин А.И. Автономные асинхронные генераторы с вентильным возбуждением. – М.: Энергоатомиздат, 1993.

2.Торопцев Н.Д. Асинхронные генераторы для автономных энергетических установок. Приложение к журналу «Энергетик», 2004.

3.Bansal A.B. Three-Phase Self-Excited Induction Generators: An Overview. IEEE transactions on energy conversion, vol. 20, no. 2, june 2005, p. 292– 299.

4.Bansal A.B., Bhatti T.S. and Kothari D.P. Bibliography on the Application of Induction Generators in Nonconventional Energy Systems. IEEE transactions on energy conversion, vol. 18, no. 3, septem-ber 2003, p. 433–439.

5.Электрический самолет: от идеи до реализации / А.В. Левин, И.И. Алексеев, С.А. Харитонов, Л.К. Ковалев // Машиностроение. – 2010 – 288 с.

6.Гейст А.В., Коробков Д.В., Макаров Д.В., Решетников А.Н., Харито-

нов С.А. Стабилизация выходного напряжения синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов при переменной частоте вращения вала // Труды АПЭП-2012, т. 7.

7.Nicolic A., Jeftenic B. Current source converter topologies for PMSG wind turbine applica¬tion/ Proc. Conf EPE-PEMC2010, 2010, CD, p. S14-27–S14-32.

8.Зиновьев Г.С. Основы Силовой Электроники. Новосибирск, НГТУ, 4е

изд. 2009, 672 с.

9.Зиновьев Г.С., Попов В.И., Амброзевич Р.С., Баулин В.Г., Волков А.В., Митряшкина А.И., Светлосанова О.В., Снытко С.С. Электромагнитная сов-

местимость устройств силовой электроники. Ч.2 Методическое руководство к практическим занятиям. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. – 87 с.

10.Зиновьев Г.С., Клан В.А., Петров М.А., Щербелев А.А. Электромагнит-

ная совместимость устройств силовой электроники. Ч.1 Методическое руководство к практическим занятиям. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. – 48 с.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Построить математическую модель повышающего регулятора по схеме рис. 2.1 в форме дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами, аналогично тому, как это было сделано в пособии [5 ] в разделе 1.3.2. Затем путем алгебраизации дифференциальных уравнений по методу АДУ получить формулы для расчета характеристик регулятора (внешних, регулировочных, входного коэффициента сдвига) по первым гармоникам и характеристик регулятора (коэффициенты гармоник входного и выходного тока) по высшим гармоникам.

53

2.Решить в символическом виде полученную систему алгебраических уравнений в разделе 2.2.1, ввести относительные величины для значений элементов схемы, напряжений и токов элементов и построить внешнюю и регулировочную характеристики преобразователя

3.В модели трехфазного повышающего регулятора раздела 2.2.2 сделать синхронным управление ключами во всех фазах регулятора. Сравнить качество выходного напряжения и входного тока с исходным случаем трехфазного управления ключами.

Предложить способ упрощения силовой схемы трехфазного повышающего регулятора путем уменьшения числа ключей за счет совмещения их функций при синхронном управлении.

4.Предложить способ упрощения силовой схемы однофазного понижающего регулятора по схеме рис. 4.1б пособия [В5] путем уменьшения числа элементов.

5.Построить математическую модель понижающего регулятора по схеме рис. 4.1, б пособия [В5] в форме дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами, аналогично тому, как это было сделано в пособии [В5 ] в разделе 1.3.2.

Затем путем алгебраизации дифференциальных уравнений по методу АДУ получить формулы для расчета характеристик регулятора (внешних, регулировочных, входного коэффициента сдвига) по первым гармоникам и характеристик регулятора (коэффициенты гармоник входного и выходного тока) по высшим гармоникам.

6.Построить математическую модель трехфазного понижающего регулятора в программе PSIM c трехфазным синхронным управлением. В модели трехфазного понижающего регулятора по п. 6 сделать синхронным управление ключами во всех фазах регулятора. Сравнить качество выходного напряжения и входного тока с исходным случаем трехфазного управления ключами.

Предложить способ упрощения силовой схемы трехфазного понижающего регулятора путем уменьшения числа ключей за счет совмещения их функций при синхронном управлении.

7.Построить математическую модель повышающего регулятора по схеме рис. 2.1 по высшим гармоникам. Затем путем алгебраизации дифференциальных уравнений по методу АДУ2 получить формулы для расчета характеристик регулятора, определяющих качество выходного напряжения и входного тока.

54

8.Построить математическую модель понижающего регулятора по высшим гармоникам. Затем путем алгебраизации дифференциальных уравнений по методу АДУ2 получить формулы для расчета характеристик регулятора, определяющих качество выходного напряжения и входного тока.

9.Сформулировать методику проектирования повышающего регулятора переменного напряжения.

10.Сформулировать методику проектирования понижающего регулятора переменного напряжения.

11.Построить замкнутую систему автоматической стабилизации выходного напряжения повышающего регулятора переменного напряжения. Проверить ее работу в модели регулятора в программе PSIM.

12.Построить замкнутую систему автоматической стабилизации выходного напряжения понижающего регулятора переменного напряжения. Проверить ее работу в модели регулятора в программе PSIM.

55

Коллектив авторов

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ УСТРОЙСТВ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Часть 6

РЕГУЛЯТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С УЛУЧШЕННОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТЬЮ-2

Учебно-методическое пособие

В авторской редакции

Выпускающий редактор И.П. Брованова Дизайн обложки А.В. Ладыжская

Компьютерная верстка Н.В. Гаврилова

Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП)

Подписано в печать 26.12.2014. Формат 60 × 84 1/16. Бумага офсетная Тираж 50 экз. Уч.-изд. л. 3,25. Печ. л. 3,5. Изд. 369. Заказ № 218 Цена договорная

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета

630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20

56