WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 11 |

Автономный инвертор, повышающий эксплуатационные характеристики солнечных электростанций апк

-- [ Страница 7 ] --

Таблица 3.2 – Параметры транзистора IGBT 20GN60BDQ1G Ток - Collector (Ic) (макс.): 40A Основным показателем качества выходного напряжения АИ является коэффициент несинусоидальности, характеризующий искажение синусоидальной кривой. Для потребителей 1-й категории нормально допустимые значения не должны превышать 3 %, для других потребителей предельно допустимые значения не больше 12 %.

Основные искажения вносит третья гармоника, поэтому выходные Г-образные LC-фильтры должны быть настроены в резонанс с третьей гармоникой. Коэффициент фильтрации выходного фильтра АИ определяется с учтом формул, рассмотренных в п. 2.5, а также [43].

где k – номер высшей гармоники, действие которой необходимо ослабить.

Кроме того, получены зависимости параметров выходных фильтров АИ от значения коэффициента фильтрации, приведены на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Зависимость LфСф = f ( КФ ) при ослаблении высших гармоник при f1 = 50 Гц Определено значение параметров элементов Г-образного LC-фильтра для подавления третьей гармоники: при условии f = 50 Гц и мощности инвертора 1 кВт индуктивность дросселя будет равна L = 1,5 мГн, мкость конденсатора С = 364 мкФ. Так как индуктивность вторичных обмоток ТВМП составляет 1,7 Гн, а индуктивность дросселя – 1,5 мГн, то индуктивностью дросселя можно пренебречь. Вследствие этого дроссель фильтра в схеме инвертора не используется. Конденсаторы подключены по схеме «звезда», при подключении по схеме «треугольник» емкость каждого конденсатора С = 121 мкФ.

Согласно формулам, приведнных в п. 2.4, КПД АИ составит 0,76, масса АИ составит 17,05 кг, учитывая, что масса фильтра 3,1 кг [2], а массой силовых транзисторов и системы управления можно пренебречь.

На рисунке 3,4 показаны потери АИ, которые состоят из:

– статических потерь в транзисторах, РVT ст;

– динамических потерь в транзисторах, РVT дин;

– потерь в магнитопроводе трансформатора, РМ;

электрических потерь в обмотках трансформатора, Рэл.

Рисунок 3.2 – Потери в автономном инверторе По методикам, приведнным во 2-й главе построены графики зависимостей, (рисунки 3.3–3.5).

Рисунок 3.3 – Зависимость КПД от мощности Рпотерь Рисунок 3.4 – Зависимость суммарных потерь от мощности m уд, кг/кВт Рисунок 3.5 – Зависимость удельной массы от мощности 3.2 Математическое описание и основные задачи моделирования Основными задачами

математического моделирования физических процессов, протекающих в силовой схеме АИ, являются:

параметров е элементов;

– составление системы математических уравнений, описывающих схему замещения, и расчет мгновенных значений токов и напряжений элементов схемы замещения во всех режимах функционирования исследуемого автономного инвертора;

– определение длительности переходных процессов в нормальных (установившихся) и аварийных режимах (перегрузка по току, короткое замыкание, обрыв фазы и т. д.);

– оценка достоверности (точности) полученных результатов;

– разработка рекомендаций по проектированию АИ.

При моделировании физических процессов в силовых схемах статических преобразователей принимаются допущения: коммутация приборов происходит мгновенно; ток и напряжение полупроводникового прибора изменяются скачком.

Составление системы математических уравнений производится на основании схемы замещения, показанной на рисунке 3.6, с учтом магнитных связей М1 – М10.

При составлении системы уравнений приняты следующие допущения:

- первичные и вторичные напряжения являются синусоидальными;

- нагрузка симметрична;

- первичная обмотка не имеет средней точки.

Система уравнений описывающая схему замещения приведена в системе 3.2.

Рисунок 3.6 – Схема замещения физической модели где i1, i2 – токи первичных обмоток W1 и W2, соответственно; iA, iB, iC – токи вторичных обмоток W21, W22, W23, соответственно; R1, R2, RА, RВ, RС – активные сопротивления обмоток W1, W2, W21, W22, W23 соответственно; L1, L2, LА, LВ, LС – реактивные сопротивления обмоток W1, W2, W21, W22, W23 соответственно; RAH, RBH, RCH – активные сопротивления нагрузки; LAH, LBH, LCH – реактивные сопротивления нагрузки; М1 – взаимоиндуктивность между катушками W1 и W2; М2 – взаимоиндуктивность между катушками W1 и W21; М – взаимоиндуктивность между катушками W1 и W22; М4 – взаимоиндуктивность между катушками W1 и W23; М5 – взаимоиндуктивность между катушками W2 и W21; М6 – взаимоиндуктивность между катушками W2 и W22; М7 – взаимоиндуктивность между катушками W2 и W23; М8 – взаимоиндуктивность между катушками W21 и W22; М9 – взаимоиндуктивность между катушками W22 и W23; М10 – взаимоиндуктивность между катушками W21 и W23.

Полученное математическое описание позволит определить показатели качества электроэнергии на выходе АИ и произвести анализ электромагнитных свойств.

Для дальнейшего анализа физических процессов (величины тока и напряжения, длительности переходных процессов), протекающих на выходе АИ на ТВМП, целесообразно перейти к компьютерной модели, имеющей параметры, аналогичные физической. Компьютерная модель была выполнена в программе LTspice.

Симулятор SPICE является программой для исследования электронных схем. Для математического моделирования в работе использовалась программа LTspice/SwitcherCAD III на основе свободно распространяемой версии SPICE 3F4/5, созданная корпорацией Linear Technology.



3.3 Разработка принципиальной электрической схемы замещения автономного инвертора для компьютерного моделирования Для принципиальной схемы, показанной на рисунке 2.8, с использованием программы LTspice разработана компьютерная модель АИ. Параметры элементов компьютерной модели получены подстановкой выражений и расчтов приведнных во 2-й главе.

Компьютерная модель (рисунок 3.7) содержит основные функциональные блоки: источник постоянного тока; первичная обмотка; вторичная обмотка, выходной фильтр; активно-индуктивная нагрузка. Компьютерная модель (рисунок 3.7) позволяет исследовать работу АИ в номинальном режиме работы.

Рисунок 3.7 – Схема замещения физической модели В процессе моделирования получены семейства характеристик для различных параметров нагрузки. На рисунке 3.8 приведена одна из полученных диаграмм. Как видно на рисунке 3.8 на участке 0 30 мс происходит переходной процесс, после чего на выходе устанавливается симметричная трхфазная система напряжений.

Рисунок 3.8 – Диаграммы выходных напряжений Для исследования схемы АИ в аварийных режимах была разработана схема (см. рисунок 3.9).

Рисунок 3.9 – Схема замещения физической модели для исследования аварийных режимов работы Данная схема позволяет исследовать следующие режимы:

– обрыв линейного питающего провода фазы А;

– короткое замыкание нагрузки фазы А;

– межфазное короткое замыкание фаз А и В.

3.4 Результаты компьютерного моделирования Целью исследования являлось определение амплитудных значений напряжений и токов на элементах схемы, длительность переходных процессов.

В результате компьютерного моделирования схемы АИ в аварийных режимах получены диаграммы напряжений (рисунок 3.10) и токов (рисунок 3.11), а также семейства динамических характеристик для каждого из режимов (рисунки 3.12–3.21).

Рисунок 3.10 – Диаграммы токов (ток вторичной обмотки ТВМП – зелный; ток в нагрузке – синий) Рисунок 3.11 – Диаграммы напряжений (напряжение на выходах вторичных обмоток ТВМП – зелный; напряжение на нагрузке – синий) Рисунок 3.12 – Ток фазы А при обрыве питающего провода (ток вторичной обмотки ТВМП – зелный; ток в нагрузке – синий) Рисунок 3.13 – Напряжение фазы А при обрыве питающего провода (напряжение на выходе вторичной обмотки ТВМП – зелный; напряжение на нагрузке – синий) Рисунок 3.14 – Диаграммы токов фазы А при межфазном коротком замыкании (ток вторичной обмотки ТВМП – зелный; ток в нагрузке – синий) Рисунок 3.15 – Диаграммы напряжений фазы А при межфазном коротком замыкании (напряжение на выходе вторичной обмотки ТВМП – зелный; напряжение на нагрузке – синий) Рисунок 3.16 – Диаграммы токов фазы А при коротком замыкании фазы нагрузки (ток вторичной обмотки ТВМП – зелный; ток в нагрузке – синий) Рисунок 3.17 – Диаграммы напряжений фазы А при коротком замыкании фазы нагрузки (напряжение на выходе вторичной обмотки ТВМП и напряжение на нагрузке совпадают) Рисунок 3.18 – Диаграммы токов фазы В при межфазном коротком замыкании (ток вторичной обмотки ТВМП – зелный; ток в нагрузке – синий) Рисунок 3.19 – Диаграммы напряжений фазы В при межфазном коротком замыкании (напряжение на выходе вторичной обмотки ТВМП – зелный; напряжение на нагрузке – синий) Рисунок 3.20 – Диаграммы токов фазы В при коротком замыкании фазы А нагрузки (ток вторичной обмотки ТВМП – зелный; ток в нагрузке – синий) Рисунок 3.21 – Диаграммы напряжений фазы В при коротком замыкании фазы А нагрузки (напряжение на выходе вторичной обмотки ТВМП и напряжение на нагрузке совпадают) В результате исследования динамических характеристик были получены статические зависимости основных параметров АИ (рисунки 3.22–3.25).

напряжение Ua, В Рисунок 3.22 – Ток и напряжение фазы А в нормальном режиме работы напряжение Ua, В Рисунок 3.23 – Ток и напряжение фазы А при обрыве питающего провода фазы А напряжение Ua, В Рисунок 3.24 – Ток и напряжение фазы А при межфазном коротком замыкании фаз А и В Напржение, В Рисунок 3.25 – Нагрузочная характеристика автономного инвертора при различных режимах работы Полученные статические характеристики позволяют определить диапазон стабилизации напряжения при изменениях величины и характера нагрузки, а также разработать рекомендации по проектированию систем защиты.

3.5 Рекомендации по проектированию системы управления и защиты автономных инверторов на трансформаторах с вращающимся магнитным полем При проектировании систем управления и защиты АИ необходимо учитывать следующие факторы, выявленные в ходе компьютерного моделирования:

– для обеспечения требуемого качества напряжения (коэффициент несинусоидальности был 3 %) необходимо, чтобы скважность импульсов управления находилась в пределах 0,6–0,8;

– коэффициент фильтрации выходного фильтра инвертора К Ф 4, при скважности импульсов = 6–8;

– длительность переходных процессов на выходе АИ зависит от коэффициента мощности нагрузки, при значении cos = 0,7–0,8 длительность переходного процесса в номинальном режиме не превышала 0,05 с;

– для защиты АИ от токов короткого замыкания и перегрузки на выход необходимо устанавливать быстродействующий автоматический выключатель.

Полученные результаты исследований повышают эффективность предпроектных работ. При этом разработка АИ должна проходить последовательно через все этапы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Основными этапами проектирования являются:

разработка и формирование технического задания на создание СФЭУ, в том числе на АИ;



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 11 |
 

Похожие материалы:

« САМСОНОВ Юрий Алексеевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МОНОРЕЛЬСОВЫХ ВНУТРЕННИХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ ПРЕДПРИЯТИЙ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ЛИНЕЙНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ 1 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор технических наук, профессор А.П. Епифанов Санкт-Петербург – Пушкин - 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………….………5 ГЛАВА ...»

« БАРАКИН Николай Сергеевич ПАРАМЕТРЫ ОБМОТКИ СТАТОРА И РЕЖИМЫ АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА, ПОВЫШАЮЩИЕ КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОЧВЕННОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ Специальность: 05.20.02. - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ...»

«СПИРИДОНОВ АНАТОЛИЙ БОРИСОВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДРАЖИРОВАНИЯ СЕМЯН ЛЬНА-ДОЛГУНЦА Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: д.т.н., профессор Касаткин Владимир Вениаминович Ижевск – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………. 5 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА…………………………………………. 8 1.1 Состояние и перспективы развития льняного ...»

« ВОЛКОВ ВЛАДИМИР СЕРГЕЕВИЧ РАЗРАБОТКА РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СПОСОБА МЕХАНОАКТИВАЦИИ ВИТАМИНИЗИРОВАННОЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ Специальность: 05.20.02. – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: д.т.н., профессор Беззубцева М.М. Санкт-Петербург 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………. 4 Глава 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ...»

« Еремочкин Сергей Юрьевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОБИЛЬНЫХ МАШИН В АПК НА ОСНОВЕ ВЕКТОРНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Халина Т.М. Барнаул - 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Введение Глава 1. Обоснование выбора типа электродвигателя и анализ существующих методов ...»

« Хныкина Анна Георгиевна ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ НИЗКОВОЛЬТНОГО АКТИВАТОРА ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЛУКА Специальность: 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель к.т.н., доцент кафедры физики Рубцова Елена Ивановна Ставрополь 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ стр. ВВЕДЕНИЕ 4 АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЙ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ 10 1 ПРЕДПОСЕВНОЙ ...»

« ВАЛЕЕВ РУСЛАН АЛЬФРЕДОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЛУЧЕНИЯ МЕРИСТЕМНЫХ РАСТЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕТОДИОДНЫХ УСТАНОВОК Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: 1 Доктор технических наук, профессор Кондратьева Н.П. Ижевск 2014 2 Оглавление ВВЕДЕНИЕ 1.АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАЩИВАНИЯ МЕРИСТЕМНЫХ РАСТЕНИЙ И ИСТОЧНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ...»

« Нигматулин Ильдар Дагиевич ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ, ОСНАЩЕННЫХ ГАЗОБАЛЛОННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Володин В.В. Саратов – 2014 2 Содержание СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1 1.1 Системы ...»

« Кожевников Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО КОТЕЛЬНОГО БИОТОПЛИВА ИЗ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ И НЕФТЕХОЗЯЙСТВ 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства Диссертация на соискание степени кандидата технических наук научный руководитель: д.т.н., профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Стребков Д.С. Москва – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение ………………………………………………………………………………………. 6 Актуальность ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.