UKŁADY ELEKTROMAGNETYCZNE PROSTOWNIKÓW WIELOPULSOWYCH

Transkrypt

1 Prf.dr inż. Henryk Tunia Plitechnika Świętkrzyska UKŁADY ELEKTROMAGNETYCZNE PROSTOWNIKÓW WIELOPULSOWYCH STRESZCZENIE: Przekształtniki AC/DC są nieliniwymi dbirnikami energii elektrycznej. Generują ne w sieci zasilającej wyższe harmniczne prądów, które pwdują ddatkwe straty mcy czynnej raz dkształcenie przebiegu czasweg napięcia w sieci prądu przemienneg. W celu zmniejszenia współczynnika dkształcenia prądu i napięcia d wartści dpuszczanej przez nrmy międzynardwe, stswane są układy wielpulswe. W referacie są mówine układy AC/DC 1- i 18- pulswe, małym współczynniku dkształcenia z zastswaniem różnych tplgii auttransfrmatrów i trójfazwych dławików sprzężnych d pracy równległej trójfazwych układów mstkwych, w tym układy tzw. clean pwer cnverter W referacie przedstawin analizę trójfazwych dławików sprzężnych przy wykrzystaniu metdy wektrów przestrzennych. Zamieszczn wybrane wyniki badań eksperymentalnych prstwnika didweg, pracy równległej dwóch układów trójfazwych mstkwych, z zastswaniem trójfazweg dławika sprzężneg. Pnadt przedstawin i mówin układy pracy równległej dwóch prstwników trójfazwych mstkwych z zastswaniem mdulacji niskczęsttliwściwej w bwdzie prądu stałeg. 1. Wprwadzenie Przekształtniki napięcia przemienneg na napięcie stałe (AC/DC), stswane na przykład w napędach z silnikami prądu przemienneg, są nieliniwymi dbirnikami energii elektrycznej. Generują ne w sieci zasilającej wyższe harmniczne prądu, składwe niepżądane. Są ne źródłem ddatkwych strat mcy w linii zasilającej, dkształcają napięcia zasilające raz emitują sygnały elektrmagnetyczne zakłócające pracę systemów infrmatycznych i sterujących. Nrmy międzynardwe (np. IEEE) stanwią bardz stre wymagania dtyczące zawartści wyższych harmnicznych w prądach pbieranych ze źródła zasilania, jak również dpuszczalneg dkształcenia napięcia. Współczynnik dkształcenia prądu jest definiwany następując: = I h h I I1 THDI = 100% = 100% (1) I I 1 1 1

2 przy czym: h - rząd harmnicznej; I h - skuteczna wartść harmnicznej prądu; I l - skuteczna wartść harmnicznej pdstawwej prądu; I - skuteczna wartść prądu pbieraneg ze źródła zasilania. Analgiczna jest definicja współczynnika dkształcenia napięcia : U h h= X Z THD U = 100% = ( h I h ) 100% () U U 1 1 h= przy czym: X z - reaktancja źródła zasilania (kreślana na pdstawie próby zwarcia). Ilraz X z / U 1 jest dwrtnścią prądu zwarcia. Ddatkwym wskaźnikiem ceny jakści mcy pbieranej przez przekształtnik jest tzw. prcentwa stała harmniczna H C, definiwana następując: = I h H C h 100% (3) h= I1 Dpuszczalny współczynnik dkształcenia napięcia w przypadku dbirników zasilanych z sieci NN wynsi 3% dla biektów specjalnych(np.: szpitale, ltniska) raz 5 % dla biektów gólnych (np.: zakłady przemysłwe). Wynika stąd, że dpuszczalny współczynnik dkształcenia prądu nie pwinien przekraczać kilku %(% 10%). Należy również pdkreślić, że pnadt stawiane są wymagania dnśnie d dpuszczalnej wartści amplitud pszczególnych harmnicznych prądu. Współczynnik H C zależy d charakterystycznej dla przekształtnika liczby q (liczba tętnień napięcia wyprstwaneg liczna w kresie napięcia zasilania), raz d filtrów -wejściwych i wyjściwych. I tak na przykład H C = dla 6-pulsweg prstwnika didweg z filtrem pjemnściwym raz H C = 50 dla prstwnika 18-pulsweg z filtrem indukcyjnym,[3]. Wielpulswy przekształtnik generuje harmniczne rzędu h = kq ±1 (4) przy czym: k należy d szeregu liczb naturalnych. Jeżeli przekształtnik pracuje z idealnym filtrem indukcyjnym (bezpulsacyjny przebieg czaswy prądu wyprstwaneg) a pnadt jest zasilany z idealneg źródła napięcia, wówczas spełnina jest następująca zależnść : I h 1 = (5) I h 1

3 Z zależnści (4) i (5) wynika czywisty wnisek, że w celu spełnienia wymagań stawianych przez nrmy należy stswać układy przekształtnikwe w dużej liczbie q (układy wielpulswe). W praktyce, dla ptrzeb techniki napędu elektryczneg, stsuje się układy 6- ci, 1-st i 18-st pulswe. Gdy spełnine jest równanie (5) wówczas trzymuje się następujące przybliżne współczynniki THD I ; 31% dla q= 6; 15% dla q=1 i 9,6 % dla q=18 Odpwiednie zwiększenie reaktancji źródła zasilania (zastswanie dławików) umżliwia znaczne zmniejszenie współczynnika THD I. W klasycznych rzwiązaniach zwielkrtnienie liczby q uzyskuje się przez płączenie szeregwe lub równległe np. układów trójfazwych mstkwych z zastswaniem dpwiednieg przesunięcia fazweg w transfrmatrach zasilających przekształtniki. Wymagane przesunięcie fazwe jest równe: φ = π q k (6) przy czym: k znacza liczbę układów pdstawwych łącznych d pracy szeregwej lub równległej. Zaletą takieg łączenia jest uzyskanie kąta przewdzenia łączników półprzewdnikwych i uzwjeń wtórnych transfrmatra równeg II / 3, c w efekcie daje ptymalne wykrzystanie łączników i uzwjeń. Płączenie szeregwe nie stwarza prblemów. Nie jest n na gół jednakże stswane w technice napędu elektryczneg z uwagi na wzrst łączneg spadku napięcia na łącznikach. Płączenie równległe wymaga stswania dławików kjarzących.aby uniknąć nasycania się bwdu magnetyczneg takich dławików jest knieczne zapewnienie idealnej symetrii i równści napięć na wejściach przekształtników łącznych d pracy równległej. Spełnienie tych warunków nie zawsze jest mżliwe. Łączenie szeregwe lub równległe przekształtników ma na celu nie tylk zwiększenie mcy wyjściwej lecz również eliminację harmnicznych niższeg rzędu. Rysunek 1 ilustruje wpływ przesunięcia fazweg napięcia wyjściweg względem napięcia wejściweg w transfrmatrze na przesunięcia fazwe 5 harmnicznej prądu na wyjściu i na wejściu transfrmatra. Przesunięcie fazwe φ w transfrmatrze nie zależy d częsttliwści napięcia (idealny transfrmatr). Wart natmiast zauważyć, że znak przesunięcia fazweg zależy d klejnści trójfazwych napięć zasilających. Jeśli jest ddatni dla klejnści zgdnej, wówczas jest ujemny dla klejnści przeciwnej i dwrtnie. Piąta harmniczna prądu ma klejnść przeciwną. Jak wynika z rys. 1 przesunięcie fazwe piątej harmnicznej na wejściu transfrmatra jest równe 6φ. Takie same przesunięcie trzymuje się dla 7 harmnicznej, która ma klejnść zgdną. Łącząc więc dwa układy sześcipulswe np. d pracy równległej; przy czym dla jedneg φ = 0, dla drugieg φ = 30, uzyskuje się eliminację harmnicznych dla nieparzystej liczby k występującej w równaniu (4). T przesunięcie fazwe jest czywiście zgdne z przesunięciem fazwym wynikającym z równania (6). Przy płączeniu trzech układów 6-pulswych kąt φ = 0. 3

4 Rys.1.Wpływ przesunięcia fazweg napięcia wyjściweg w transfrmatrze na przesunięcie fazwe piątej harmnicznej Rzróżnia się dwa typy źródeł zasilania [3]: 1. symetryczne trójfazwe jednakwych fazwych impedancjach, pzbawine wyższych harmnicznych. trójfazwe jednakwych fazwych impedancjach z 1% niesymetrią (klejnść przeciwna) i,5 % zawartścią 5- tej harmnicznej. Piąta harmniczna w napięciu jest spwdwana przez 6-ci pulswe przekształtniki dużej mcy. 4

5 Składwa klejnści przeciwnej nie ma wpływu na wartść średnią napięcia wyprstwaneg. Pwduje na jednakże różnicę w średnich wartściach pszczególnych impulsów w napięciu wyprstwanym w wyniku czeg pjawia się -ga harmniczna napięcia, c z klei znacza pjawienie się 3-ciej harmnicznej w prądzie pbieranym ze źródła zasilania. Z klei 5-ta harmniczna ddaje się lub dejmuje się d napięcia wyprstwaneg, w przedziale przewdzenia łączników (II / 3). Jej wpływ zależy d jej fazy. Przy płączeniu równległym dwóch układów 6-pulswych,,5 % 5-ta harmniczna daje różnicę w napięciach wyprstwanych ± 0,857 %, a w przypadku becnści również,5 % 7-mej harmnicznej, ± 1,71 %. Ta różnica napięć jest przyczyną znacznej różnicy prądów na wyjściu prstwników, która pwduje nasycenie bwdu magnetyczneg dławika kjarząceg. W tym przypadku stswane są inne tplgie układów przekształtnikwych eliminujące dławiki kjarzące. I tak na przykład układy 18-pulswe realizuje się jak mstki 9-ci fazwe dwóch grupach kmutacyjnych 9-ci pulswych.. Układy z auttransfrmatrami Klasyczne układy z transfrmatrami są ksztwne. Mc gabarytwa transfrmatra(mc równważna transfrmatra dwuuzwjeniweg), rzumiana jak średnia arytmetyczna mcy skutecznych uzwjenia pierwtneg i wtórneg przekracza mc prądu stałeg. Auttransfrmatry mają mniejszą mc gabarytwą. Umżliwiają łatwe uzyskanie wymaganych dpwiednich przesunięć fazwych. Pniżej przedstawine będą wybrane rzwiązania zaczerpnięte z [3]. 5

6 Rys.. Auttransfrmatr płączeniu wielbcznym: a) schemat auttransfrmatra; ' sin( 60 φ / ) θ A = θ A n = sin φ / ( ) 3 ' = arc tg U A = U L sin 60 φ / n ' U A = U L sin( φ / ) ST =,4P d sin( 60 φ / ) sin( φ / ) 3 b) schemat zasilania 3-ch układów napędwych z wzajemnym przesunięciem fazwym φ = 0 0 ; S = 0,644P = T d1 0, 14Pd φ ( ) c) przebiegi czaswe prądów w układzie z rys.b. 6

7 .1. Auttransfrmatr płączeniu wielbcznym Schemat płączeń auttransfrmatra płączeniu wielbcznym, zasilaneg symetrycznym układem napięć trójfazwych (U 1i, U i, U 3i ) symetrycznym wyjściwym układzie napięć trójfazwych (U 10, U 0, U 30 ) przesuniętym kąt φ ilustruje rys, a. Znak kąta φ zależy d klejnści napięć wyjściwych. Z prstych zależnści trygnmetrycznych, trzymanych na pdstawie wskazów napięć pdanych na rys.a,trzymuje się równania kreślając kąt przesunięcia fazweg φ, przekładnię n uzwjenia dłuższeg d krótszeg, napięcia uzwjeń raz mc gabarytwą transfrmatra, przy załżeniu, że przepływy uzwjeń dłuższeg i krótszeg są jednakwe. Skuteczne wartści napięć wejściwych i wyjściwych są jednakwe. Przy wykrzystywaniu dwóch auttransfrmatrów, jeden z kątem przesunięcia fazweg +0, drugi z kątem przesunięcia fazweg -0, realizuje się pracę równległą na przykład 3-ch -napędów prądu przemienneg, jednakwych mcach, z sześcipulswymi prstwnikami zasilającymi pśredniczący bwód napięcia stałeg (rys.b).w tym przypadku prąd pbierany ze źródła zasilania ma przebieg jak w układzie 18-pulswym (rys.c). Nrmy IEEE graniczają wartść17-tej harmnicznej d wartści,5 % dla 0 I Z / I ON 50.Zastswanie ddatkwych dławików na wejściu prstwników reaktancji 5 % bniża wartść tej harmnicznej z 5,88 % d,74 %. Prcentwa reaktancja dławika jest definiwana następując : X D I ON = 100 (7) I Z przy czym : I ON znaminwy prąd bniżenia; I Z -prąd zwarcia Należy pdkreślić, że becnść ddatkwej reaktancji w linii zasilającej tylk nieznacznie bniża wartść napięcia, natmiast bardz skutecznie tłumi wyższe harmniczne prądów (silnie maleje "prcentwa stała harmnicznych"). Na uwagę zasługuje mała, łączna mc gabarytwa auttransfrmatrów (0,16 P d ). Z klei na rys.3 przedstawin schemat 18-pulsweg prstwnika didweg, płączeniu równległym trzech mstków trójfazwych, z zastswaniem dwóch auttransfrmatrów płączeniu wielbcznym (φ = ± 0 ) raz dwóch dławików tłumiących prądy klejnści zerwej (ZSBT). Układ nie zawiera dławików wyrównawczych stswanych w klasycznych rzwiązaniach pracy równległej przekształtników. Dławiki ZSBT są knieczne dla tłumienia trzeciej harmnicznej w bwdach układów mstkwych. Prblem ten będzie wyjaśniny w dalszej części referatu. Obecnść ZSBT raz ddatkwych dławików (L C ) reaktancji prcentwej X C 1,8 %, włącznych na wejściu układów mstkwych zwiększa kąt przewdzenia did, przy pełnym bciążeniu, d II/3 [3]. Mc układów ZBST jest mała i wynsi,5 % mcy prądu stałeg 18- pulsweg przekształtnika. Przekształtniki pracy równległej układów mstkwych są wrażliwe na becnść 5-tej harmnicznej napięcia Wartści harmnicznych w prądach pbieranych ze źródła zasilania przez układ z rys. 3c pdaje tablica na rys. 3, w zależnści d prcentwej reaktancji X C Rys.4 ilustruje knstrukcję dławika dla tłumienia harmnicznych klejnści zerwej (ZSBT) w wyknaniu jednfazwym, płaszczwym. 7

8 Rys.3. Prstwnik didwy 18-impulswy z zastswaniem auttransfrmatrów płączeniu wielbcznym dławików ZSBT X c 5h 7h 11h 13h 5,8,5 1,5 1, ,6 0,5 6 3,5 0,6 0,35 0,3 Rys.4. Knstrukcja układu ZSBT 8

9 ..Auttransfrmatr w płączeniu różnicw-trójkątwym Rys. 5a ilustruje różnicw-trójkątwy układ płączeń uzwjeń auttransfrmatra. Na wyjściu auttransfrmatra trzymuje się dwa układy symetrycznych napięć trójfazwych przesuniętych wzajemnie w fazie kąt 30 ( +15,-15 ).Nazwa auttransfrmatr różnicwtrójkątwy wynika stąd,że w uzwjeniach płącznych w trójkąt przepływy są równe różnicy przepływów prądów wyjściwych uzwjeń danej klumny bwdu magnetyczneg(np.i B n=i 1 i 4 ). Z gemetrii płączeń uzwjeń wynikają prste zależnści kreślające przekładnię n (stsunek liczby zwjów uzwjenia dłuższeg d krótszeg), raz napięcia uzwjeń i napięcie wyjściwe. Mc gabarytwa auttransfrmatra jest równa 19% mcy prądu stałeg. Auttransfrmatr z rys. 5a mże być wykrzystany d zasilania prstwnika 1-pulsweg płączeniu równległym dwóch układów trójfazwych mstkwych. Płączenie takie ilustruje rys. 6b. W układzie zastswane są dwa dławiki kjarzące. W tym przypadku przebiegi czaswe prądów wyjściwych, prądu w uzwjeniu trójkątnym i prądu pbieraneg ze źródła zasilania ilustruje rys. 5b. Z klei rys.6c wyjaśnia pracę układu w przypadku eliminacji dławików kjarznych (lub ich nasycenia). Układ degraduje się d sześcipulsweg, c znacza pjawienie się trzeciej harmnicznej w bwdzie pmiędzy przekształtnikami P A i P B, a więc i w prądach wyjściwych auttransfrmatra (pwód stswania ZBST w układzie z rys. 3a.)..3. Auttransfrmatr płączeniu różnicw-widełkwym Alternatywnym rzwiązaniem przekształtników wielpulswych płączeniu równległym układów mstkwych trójfazwych są układy mstkwe 9-ci fazwe, które czywiście zmniejszają kąt przewdzenia did. Zaletą takieg układu jest t, że układ taki zmniejsza straty napięcia spwdwane kmutacją (dwie jednstki kmutacyjne 9-ci pulswe wspólnej katdzie i wspólnej andzie) raz, że tleruje n drugi typ źródła zasilania. Rys. 7a ilustruje płączenie uzwjeń w układzie różnicw-widelkwym auttransfrmatra, na któreg wyjściu trzymuje się symetryczny układ napięć dziewięcifazwych. Ddatkw zastswane jest uzwjenie płączne w trójkąt dla tłumienia 3- ciej harmnicznej. Z knfiguracji płączenia uzwjeń wynikają prste zależnści trygnmetryczne, na pdstawie których wyznacza się wartści napięć raz przekładnię n dniesiną d uzwjenia "zygzak". Rys. 7b ilustruje płączenie przekształtnika 18-pulsweg, natmiast rys. 7c ilustruje przebiegi czaswe prądów. Kąt φ = 40, kąty przewdzenia są równe 40. Kąty przewdzenia did wzrastają, gdy uwzględni się wpływ ddatkwych dławików włącznych w bwód zasilania trójfazweg. W przypadku przyjęcia Xc 1,5 % uzyskuje się THD < 5%, przy czym 5-ta harmniczna w prądzie pbieranym ze źródła zasilania nie przekracza, 5 %, a 7-ma harmniczna - 0,75 %. 9

10 Rys.5. Auttransfrmatr płączeniu różnicw-trójkątwym: a) schemat auttransfrmatra; U = 1/ cs / U f n i B 0 φ i 1 + i4 = ( ) 0 n = I BRMS φ = 30 U U n 3 / tg φ I d = n ( / ) φ 90 S = 19% P S = L / T d b) przebiegi czaswe prądów w prstwniku 1 -st pulswym (układ z rys.6b) i i = i + i + i i i i / ( ) n

11 Rys.6. Prstwnik 1-pulswy zasilany z auttransfrmatra płączeniu różnicwtrójkątwym: a) schemat auttransfrmatra; b) schemat płączenia równległeg dwóch układów mstkwych z zastswaniem dławików kjarzących; c) przebiegi czaswe ilustrujące pracę układu z rys.6b) w przypadku eliminacji dławików kjarzących. 11

12 Rys. 7. Prstwnik 18-pulswy zasilany z auttransfrmatra płączeniu różnicw-widełkwym: a) schemat auttransfrmatra; ia = i 1 i A + ni i i i 0 u = 0, 8794u ni A a 3 8 D = f fi ST = 0. 68P d b) schemat prstwnika; 9 π Ud 0 = U f sin =, 44U 9 π fi c) przebiegi czaswe prądów i = i i + i 1i 1 A + i9 1

13 .4.Auttransfrmatr płączeniu różnicw-trójkątwym i wyjściu 9-ci fazwym Na rys.8a przedstawin schemat płączeń uzwjeń auttransfrmatra różnicwtrójkątweg wyjściu 9-ci fazwym. Analiza teretyczna takieg układu jest bardz złżna i w praktyce jest na przeprwadzana przy wykrzystaniu metd symulacyjnych [6]. Auttransfrmatr zasila przekształtnik 18-t pulswy, któreg schemat ilustruje rys. 8b. W przypadku zastswania ddatkwych dławików w układzie zasilania trójfazweg, układ z rys. 8b spełnia warunki tzw. układu "clean pwer". Tablica pdana na rys.8 pdaje wartści pszczególnych harmnicznych. THD układu nie przekracza %. Układ bardz dbrze tleruje źródł zasilania typu. Rys.8. Prstwnik 18-pulswy zasilany z auttransfrmatra płączeniu różnicwtrójkątwym( clean-pwer :patent US# ): a) schemat auttransfrmatra; b) schemat prstwnika 13

14 3.Trójfazwe dławiki sprzężne (TDS) 3.1. Płączenie równległe dwóch falwników napięcia W [4] przedstawin układ płączenia równległeg dwóch falwników napięcia z zastswaniem trójfazweg dławika sprzężneg (TDS), eliminująceg w dbirniku harmniczne rzędu 6k ± 1 (k = 1,3, 5...). Schemat układu pdany jest na rys. 9. Dwa falwniki F1 i F, napięciach wyjściwych E 1 i E, przesuniętych wzajemnie w fazie 30, zasilają pprzez układ TDS, dwa rzdzielne uzwjenia trójfazwe stjana maszyny indukcyjnej. Rys.9. Płączenie równległe dwóch falwników napięcia z trójfazwym dławikiem sprzężnym w układzie zasilania dwóch trójfazwych uzwjeń maszyny indukcyjnej. Kncepcja płączenia uzwjeń układu TDS piera się na załżeniu, że układ TDS przedstawia zerwą impedancję dla harmnicznych rzędu k ± 1 (k = 0, 1, ) i nieskńczenie dużą impedancję dla harmnicznych rzędu 6k ± 1 (k = 1, 3, 5 ). Dławik składa się z trzech ddzielnych jednfazwych rdzeni magnetycznych (a, b, c), na których nawinięte są cztery uzwjenia ( x N + x kn), kierunkach przepływów zaznacznych na rys. 9. Przez dbór dpwiedniej przekładni między uzwjeniami prawstrnnymi i lewstrnnymi (współczynnik k), uzyskuje się na wyjściach układu TDS dwa układy napięć trójfazwych przesuniętych wzajemnie w fazie kąt 30 i przebiegu dwunastschdkwym, zawierającym tylk harmniczne rzędu 1 k ± 1 (k = 0, 1,...). Oznacza t, że prądy dbirnika mają również przebieg dwunastschdkwy. 14

15 Rys.10. Trójfazwy falwnik napięcia : a) schemat funkcjnalny; b); c); d) przebiegi czaswe napięcia 15

16 Rys.10 ilustruje przebiegi czaswe napięć w falwniku trójfazwym. Psługując się rys.9 przy zastswaniu metdy wektrów przestrzennych trzymuje się następujące równania: d E1 = ψ ( 1 ka ) + U 01 = U D 1 + U 01 (8) dt d E = ψ ( 1 ka) + U 0 = U D + U 0 (9) dt przy czym: E 1, E - wektry przestrzenne napięć źródłwych; ψ - wektr przestrzenny strumienia skjarzneg; U 01, U 0 - wektry przestrzenne napięć na zaciskach dbirnika; U, U D1 D - wektry przestrzenne napięć układu TDS; a = exp( jπ / 3) - peratr Na rys.11 przedstawin wykres wskazwy przepływów w TDS dla pierwszej i piątej harmnicznej prądu. Wypadkwy przepływ dla pierwszej harmnicznej jest równy zeru(zerwa impedancja), natmiast dla piątej harmnicznej przepływ jest znacznie większy d zera(duża impedancja). Rys.11.Wykresy wskazwe przepływów w TDS dla pierwszej i piątej harmnicznej Psługując się wykresem wskazów na rys.11 trzymuje się zależnść 16

17 Pdstawiając = ( 3 1) / ( 3 1) / 0, 366 k = sin 15 / sin 45 = = (10) k d prawych strn równań (8) i (9) trzymuje się: D1 D ( j ) U = U exp 30 (11) Zgdnie z rys.9 przepływ dławika wyraża się następując: TDS [ I ( ka) I ( 1 ka )] = N( 3/ ) exp( j15 )[ I I exp( j )] Θ = N 30 (1) Zakładając, że przenikalnść magnetyczna jest równa nieskńcznści raz, że Θ TDS = 0 (dławik nienasycny) trzymuje się: ( j ) I 1 = I exp 30 (13) Spełnine jest więc i równanie wektrwe napięć ( j ) U 01 = U 01 exp 30 (14) Mnżąc bie strny równania przez exp ( j 30 ) raz uwzględniając równanie (11) i (13) trzymuje się: E exp 30 ( j ) U d1 + U 01 = (15) Z równań (8) i (15) wynika: [ E E exp( j )] U =,5 30 (16) ( j ) U = U exp 30 (17) 0 1 a pnadt : [ E E exp( j )] U = 30 (18) D1 0,5 1 D U d1 exp ( j ) U = 30 (19) Wektry przestrzenne E 1 i E pzstają na przemian w fazie lub są wzajemnie przesunięte kąt 60. Spsób wyznaczenia przebiegu czasweg napięcia dbirnika i napięcia dławika w fazie A ilustruje rys.1. Mc gabarytwa dławika (mc zastępcza transfrmatra dwuuzwjeniweg) jest równa 5% mcy dbirnika [7] 17

18 Rys.1.Przebiegi czaswe napięć w układzie z rys.9: a) napięcia fazwe na zaciskach A 1 -N 1 i A -N ;b) napięcie fazwe dbirnika; c) napięcie dławika 3. Płączenie równległe dwóch prstwników trójfazwych mstkwych w układzie z trójfazwym dławikiem sprzężnym W [1J, [5], [5J przedstawin zastswanie układu TDS d płączenia równległeg dwóch prstwników didwych trójfazwych mstkwych. 18

19 Rys.13. Prstwnik didwy 1-pulswy z układem TDS 19

20 Rys. 14 Dwunastpulswy prstwnik niesterwany z układem TDS a) schemat układu; b) wykres wskazwy; c) symbliczne przedstawienie gemetryczneg usytuwania uzwjeń 0

21 Schemat idewy dwunastpulsweg prstwnika didweg, bciążneg filtrem pjemnściwym, z układem TDS ilustruje rys. 13. Układ z rys. 13 jest specjalnym przypadkiem układu z rys. 9, w którym przepływ energii mże dbywać się w bu kierunkach. Zauważmy, że układ z rys. 13 trzymuje się p płączeniu punktów Ni i N w jeden (0), zastąpieniu dwóch dbirników trójfazwych jednym trójfazwym źródłem zasilania i zastąpieniu falwników Fl i F dwma prstwnikami didwymi płącznymi równlegle. W układzie z rys. 9 napięcie klejnści zerwej, występujące pmiędzy punktem neutralnym (Nl lub N) i punktem zerwym (0), które jest równe ( 1/3) (E A + E B + E C ) dkłada się na nieskńczenie dużej rezystancji zewnętrznej. Natmiast w układzie z rys.13 różnica napięć klejnści zerwej punktów Nl i N musi być przejęta przez układ TDS. Różnica ta występuje w przedziałach niezakreskwanych zilustrwanych na rys. 1. Wynika stąd wnisek, że mc gabarytwa układu TDS musi wzrsnąć. Mc gabarytwa dniesina d mcy prądu stałeg jest równa 15,3 %[ 1 ] [ 6 ] Na rysunku 14 przedstawin schemat idewy dwunastpulsweg prstwnika didweg pracy równległej dwóch przekształtników trójfazwych mstkwych, w innej niż na rysunku 13 wersji trójfazweg dławika sprzężneg (TDS). Dławiki włączne w bwdy fazwe źródła zasilania są niezbędne dla zapewnienia kątaπ przewdzenia did prstwnika. Zadaniem dławików jest wytwrzenie wektra przestrzenneg napięcia U G, któreg rzuty na sie R,S,T przyjmują sinusidalny przebieg czaswy przy pracy jałwej i przebieg dwunastschdkwy, w kresie napięcia zasilania T, przy bciążeniu znaminwym. Symetria napięć U G wynika bezpśredni z kąta przesunięcia fazweg między stanami przewdzenia did bu mstków, równeg π / 1. Układ dławika w wersji pdanej na rysunku spełnia więc analgiczną rlę jak układ dławika w wersji z rysunku 13.Pprawnść płączeń uzwjeń układu TDS λ, w wersji z rysunku 14 wynika bezpśredni z wykresu wektrweg napięć przedstawineg na rysunku l4a i symbliczneg przedstawienia gemetryczneg usytuwania uzwjeń na rysunku l4b. Analiza przebiegów czaswych w układzie z rysunku 14 jest znacznie łatwiejsza niż w przypadku układu z rysunku 13. Przebiegi czaswe napięć raz strumienia magnetyczneg są zilustrwane na rysunku 15. Maksymalna wartść strumienia magnetyczneg sprzężneg z uzwjeniami włącznymi pmiędzy zaciski K 1 i K jest kreślna następującym wzrem: T / 4 ψ = u dt (0) K1K 0 K1K Napięcia występujące między punktami G i C wynikają z następujących równań : = u K RC [( N A + N B )/( N A + N B )] u K RK R [ N B /( N A + N B )] u K TK T (1) ugrc = u K SC [( N A + N B )/( N A + N B )] u K SK S [ N B /( N A + N B )] u K RK R () ugsc = u K TC [( N A + N B )/( N A + N B )] u K TK T [ N B /( N A + N B )] u K SK S (3) ugtc

22 Rys. 15 Przebiegi czaswe napięć raz strumienia magnetyczneg układu z rys. 14

23 Przebieg czaswy napięcia U GRC w fazie R ilustruje rysunek 15. Dla wyznaczenia przebiegu czasweg napięcia, występująceg między zaciskami G i 0, należy kreślić napięcie składkwej zerwej, U 0C,, między punktami 0 i C 0 C = ( 1/ 3)( ugrc + ugsc ugtc ) (4) u + Napięcie mierzne między punktami G i 0 jest równe : = (5) ug ugc u0c Przebiegi czaswe napięcia U 0C i U GR ilustrują rysunki 15. Napięcia U GR,ST mają więc przebieg dwunastschdkwy,.harmniczna pdstawwa teg napięcia U Gm, ma wartść 1,318 E d, a wyższe harmniczne mają amplitudy równe U GI / (1 k ± 1), k = 1,,3. W pracy jałwej układu amplituda harmnicznej pdstawwej napięcia dwunastschdkweg jest równa amplitudzie napięcia zasilania Prjektując dławik TDS wychdzi się z jeg mcy gabarytwej, którą mżna wyznaczyć przy załżeniu, że skjarzny strumień magnetyczny dławika jest wytwrzny przez napięcie sinusidalnie zmienne pulsacji napięcia sieciweg ω. Mamy więc praw napisać następujące równanie: ψ m π 1 U m = m ωtdωt ω U sin = ω 0 (6) Skuteczna wartść teg napięcia jest więc równa : U RMS ψ ω ψ π m m = = (7) T przy czym T jest kresem napięcia sieci zasilającej. Mc gabarytwa jest definiwana jak średnia arytmetyczna mcy uzwjeń równważneg transfrmatra( dwóch uzwjeniach). Jeśli m znaczymy liczbę faz dławika raz przez I RMS skuteczną wartść prądu w uzwjeniach, mc gabarytwa S G wyrazi się następując : S G,5 mπ T = ψ m I RMS 0 (8) przy czym współczynnik 0,5, występujący w nawiasach p prawej strnie równania, wynika stąd, że dławik nie ma uzwjeń wtórnych. Ostatecznie trzymuje się S TDS = T ψ N m 1,5π ( N A + N B ) I RMS (9) A W celu wyznaczenia skutecznej wartści prądów w uzwjeniach dławika mżna wyjść z załżenia, że mc w bwdzie prądu stałeg ( P d = E d I d ) jest równa mcy harmnicznych pdstawwych prądów pbieranych ze źródła zasilania. Generwane przez napięcie 3

24 wejściwe dławików wyższe harmniczne prądów fazwych (rzędu 1k±1, 1~1,,3,) są tłumine przez indukcyjnści dławików włącznych w bwód źródła zasilania i dlateg mżna je pmiąć, c znacza, że skuteczne wartści prądów w uzwjeniach dławików są w przybliżeniu równe skutecznym wartścim harmnicznych pdstawwych. Amplituda harmnicznej pdstawwej napięcia przebiegu dwunastschdkwym wyraża się następującym wzrem : U Gm 4 E 3 d q π π sin q = (30) przy czym q =1 jest liczbą pulsacji teg napięcia. Z równania (30) trzymuje się więc : U = (31) Gm E d Przy pminięciu strat mcy idealne napięcie wyprstwane jest więc równe : di = ( /1.318) UGm 1, UGm (3) E = 517 Pnieważ prądy pbierane przez pszczególne przekształtniki są przesunięte w fazie względem harmnicznej pdstawwej napięcia przebiegu dwunastschdkwym kąt ±15, trzymuje się następujące równanie mcy ( I I ) cs 1,318Ed Pd Ed Id = 3 1,1 1, 15 + = (33) przy czym I 1,1 i I 1, znaczają skuteczne wartści harmnicznych pdstawwych prądów w uzwjeniach dławików, przekształtnika pierwszeg i drugieg. Przyjmując I 1,1 = I 1, = I 1 z równania (33)trzymuje się : I 1 = 0, 3703 I d (34) Skuteczna wartść prądu pbieraneg z sieci jest równa sumie wektrwej prądów I 1,1 i I 1, : S = I 1 cs15 = 0, Id (35) I 715 Prąd wyprstwany dla każdeg z prstwników wyraża się wzrem : 6 π Id1, = I1m sin = I1 0,9549 π 6 (36) Całkwity prąd wyprstwany jest więc równy : 4

25 I d = 1,9099 I (37) 1 Zgdnie ze wzrem (8) mc gabarytwa dławika TDS λ wyraża się następując: S TDS N B = 1,5π ψ + K1K max I1 ψ K1K max IS T N A + N B λ (38) przy czym I s jest prądem fazwym pbieranym ze źródła zasilania. Pdstawiając d prawej strny równania(39) Ψ =1,666E d.10-3 (rys.15d) raz I 1 =0,3703 I d (wzór 34) i I s =0,715 I d (wzór 35) trzymuje się: 0,366 STDS ,366 4 λ = 1,5 π 1,666Ed 10 0,3703Id + 0,715Id = 0,1335( Ed Id ) (39) Tak więc trzymuje się : STDSλ = 13,35% (40) P d Na rysunkach przedstawin wybrane wyniki badań symulacyjnych układu mcy kw. Dtyczą ne przebiegów czaswych następujących wielkści : prądu pbieraneg ze źródła zasilania i prądów w uzwjeniach dławików (rys.16); napięcia źródłweg i prądu pbieraneg ze źródła zasilania (rys.17); napięć źródłwych i napięcia wejściweg układu TDS λ (rys.18); napięcia źródłweg, napięcia wejściweg i napięcia na uzwjeniach głównych układu TDS λ (rys.19). Z klei rysunki 0- ilustrują wyniki badań eksperymentalnych układu mcy kw. Badania eksperymentalne bjęły przebiegi czaswe następujących wielkści : napięcia wejściwe układu TDS λ (rys.0);prądu pbieraneg ze źródła zasilania i prądów uzwjeń układu TDS λ (rys.1); prądu pbieraneg ze źródła zasilania i napięcia mierzneg na zaciskach K 1 K (rys.). Przedstawine wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych są w dstatecznej zgdnści z wynikami teretycznymi Płączenie równległe trzech prstwników trójfazwych mstkwych Na rys.3 przedstawin schemat idewy siemnastpulsweg prstwnika didweg pracy równległej trzech przekształtników trójfazwych mstkwych, pracująceg przy bciążeniu pjemnściwym. Sieć zasilająca trójfazwa jest reprezentwana przez napięcia źródłwe E n (n = a, b, c) i indukcyjnści linii L w. Ddatkw w szereg ze źródłem zasilającym są włączne dławiki indukcyjnści L, których zadaniem jest zmniejszenie amplitudy wyższych harmnicznych prądów pbieranych z sieci przez siemnastpulswy prstwnik. Równległą pracę trzech trójfazwych prstwników mstkwych, których napięcia wejściwe są wzajemnie przesunięte w fazie kąt 0 realizuje się pprzez zastswanie dwóch trójfazwych dławików sprzężnych: dzielnika prądu WPP i układu. TDS λ, realizująceg przesunięcie fazwe wynszące 40 dla dwóch 5

26 Rys. 16. Przebiegi czaswe prądu sieci i R /1/, prądu wyprstwaneg i d / 4 / raz prądów uzwjeń TDS układu przekształtnika mcy kw - i /, i 3 / 1R / R / Rys. 17. Przebiegi czaswe napięcia u p / / i prądu i R /1/ linii zasilającej, przy znaminwym bciążeniu prstwnika mcy kw 6

27 Rys. 18. Przebiegi czaswe fazweg /4/ i międzyfazweg // napięcia wejściweg dławików TDS raz dpwiednich napięć (/1/, /3/) linii zasilającej dla układu mcy kw Rys. 19. Przebieg napięcia na uzwjeniach głównych TDS / u K1RK R 1 / na tle napięć u p / / i u Gp / 3 / dla układu mcy kw (znaczenia napięć według rysunku ) 7

28 Rys. 0. Oscylgramy nie dkształcneg napięcia fazweg sieci zasilającej u R 1 raz napięcia u GR0 na zaciskach wejściwych układu TDS w stanie bciążenia znaminweg przekształtnika Rys. 1. Oscylgramy prądu sieci i R 1 raz prądów uzwjeń TDS - i 1R, i R 3 w stanie bciążenia znaminweg przekształtnika Rys.. Oscylgramy napięcia u R 1 i prądu i R linii zasilającej raz napięcia u K1RK R 3 na uzwjeniach głównych TDS, w warunkach znaminweg bciążenia prstwnika 8

29 Rys. 3. Schemat idewy siemnastpulsweg prstwnika niesterwaneg z układem WPP i TDS λ trójfazwych systemów napięciwych. Zaciski wyjściwe dławika WPP płączne są z jednej strny (D n ) z wejściami prstwnika P 1, natmiast z drugiej strny (K, 13n ) z wejścia dławika TDS λ płączne są wejściami prstwnika P (D 1n ) i prstwnika P 3 (D 3n ) Pdstawwym załżeniem przyjętej kncepcji układwej przekształtnika jest utwrzenie trzech wektrów przestrzennych napięć trójfazwych przesuniętych wzajemnie kąt 0, sinusidalnym przebiegu przy pracy jałwej i 18-schdkwym przebiegu przy znaminwym bciążeniu (napięcia U Kn-N ).Osiemnastpulswy przebieg czaswy napięć fazwych uzyskuje się przy załżeniu, że kąty przewdzenia did w prstwnikach są równe Π. Napięcia U Ka-N mierzne między zaciskami K a i punktem neutralnym N mżna interpretwać, jak wielkści pwstałe w wyniku cykliczneg załączania pprzez didy trzech mstków napięcia stałeg E d. Osiemnastpulswy przebieg czaswy napięć U Kn-N uzyskuje się tylk wtedy, gdy kąt przewdzenia did w pszczególnych prstwnikach jest równyπ raz gdy przedziały przewdzenia (18 przedziałów) są symetrycznie rzłżne w kresie napięcia zasilania. W tym przypadku, każdy z trójfazwych prstwników mstkwych generuje się na zaciskach prądu przemienneg system napięciwy przebiegu sześcischdkwym. Napięcia fazwe mierzne na zaciskach D 1 (względem punktu neutralneg N) wyprzedzają 0 dpwiednie napięcia fazwe mierzne na zaciskach D. Z klei napięcia fazwe mierzne na zaciskach D 3 są późnine w fazie 0 względem dpwiednich napięć fazwych mierznych na zaciskach D. Tak więc układ TDS λ, 9

30 realizuje 40 przesunięcie fazwe pmiędzy dwma systemami napięć wyjściwych teg układu. Układy elektrmagnetyczne WPP i TDS λ, umżliwiają uzyskanie wymaganeg pdziału prądu pbieraneg ze źródła zasilania na pszczególne prstwniki mstkwe. Trzy systemy prądów trójfazwych, które zasilają pszczególne prstwniki, charakteryzuje jednakwa wartść skuteczna prądów fazwych i w przybliżeniu sinusidalny przebieg tych prądów. Analgicznie, jak w przypadku napięć, prądy systemu 1 (i ln ) wyprzedzają 0 prądy systemu (i n ), natmiast prądy systemu 3 (i 13n ) są w fazie późnine kąt 0 względem systemu. Efektem działania trójfazwych dławików sprzężnych jest przekształcenie trójfazweg napięcia źródła zasilania w napięcie dziewięcifazwe. Dławiki składają się z trzech ddzielnych rdzeni magnetycznych, na których nawinięte są dpwiednie uzwjenia. Dbór liczby zwjów i ich płączeń wynika z wymaganeg przesunięcia fazweg napięć (układ TDS λ ) i wymaganeg wstępneg pdziału prądu (układ WPP).Zakładając równść przepływów w układzie WPP trzymuje się N D / N C =N B /N A. Łączna mc gabarytwa dławików jest równa 16,51 %P d. Współczynnik THD jest niec niższy d 5 % (badania labratryjne). 30

31 4. Układy z mdulacją w bwdzie prądu stałeg Na rysunku 4 przedstawin zmdyfikwany układ płączeniu równległym dwóch prstwników 6-pulswych, bciążnych źródłem prądu, wykazującym właściwści układu 36-pulsweg. D dpwiedni dbranych dczepów transfrmatra międzyfazweg dłączne są trzy tyrystry pracujące w klejnści T 3 -T 1 -T -T -T 1 -T 3 -T 3 -T 1, kmutacji naturalnej (kmutację naturalną zapewniają napięcia indukwane w transfrmatrze międzyfazwym). Zasadę działania układu wyjaśniają przebiegi czaswe napięć zilustrwane na rys. 5. Wychdząc z załżenia, że przepływy w bu symetrycznych uzwjeniach transfrmatra są sbie równe raz pmijając wpływ prądu magnesująceg, trzymuje się następującą zależnść Z D Z = D Z x Id1 + Z x Id (41) gdzie Z D całkwita liczba zwjów transfrmatra, Z x liczba zwjów między dczepami 1- lub 1-3. Pnieważ spełnine jest równanie I = d1 + Id Id (4) więc z równań (41) i (4) wynika, że I 1 = d1 + ax Id (43) I 1 = d ax Id (44) gdzie a x mże przyjmwać wartści a, a, 0, przy czym a Z x / Z D =. Przebieg czaswy napięcia wyprstwaneg w układzie zmdyfikwanym, przedstawinym na rys. 4, wyraża się zależnścią u d ( 36 ) = ud ( 1) ± axud (45) przy czym u p znacza napięcie transfrmatra międzyfazweg (między zaciskami 1-). Przebieg czaswy napięcia indukwaneg w transfrmatrze międzyfazwym zależy d kąta późnienia wysterwania tyrystrów przekształtnika α. Gdyα = π /, wówczas przebieg ten jest zbliżny d przebiegu prstkątneg. Na pdstawie badań symulacyjnych stwierdzn, że ptymalna wartść współczynnika a x jest w małym stpniu zależna d kątaα i dlateg przyjęt, że wyznacza się ten współczynnik, jak również i kąty przełączania, gdy a α = π /, dla któreg t kąta późnienia wysterwania przebieg czaswy napięcia wyprstwaneg mżna aprksymwać przebiegiem piłkształtnym (rys. 4c). Z rysunku wynikają następujące wartści 1 = 3 a θ = 10 = 0 θ (46) 31

32 Przy załżeniu, że przekształtnik jest bciążny źródłem prądu i przy pminięciu zjawiska kmutacji raz, że sieć zasilająca jest symetryczna, prądy pbierane z sieci wyrażają się zależnściami i L1 i L = a Id cs( 30 ± nπ / q) (47) ± = a Id cs( 0 ± nπ / q) (48) ± przy czym I d znacza prąd wyjściwy układu złżneg raz i = i + i (49) L L1 L Rys. 4 Płączenie równległe dwch prstwników 6-ci pulswych z mdulatrem w bwdzie prądu stałeg. 3

33 Rys. 5 Przebiegi czaswe ilustrujące działanie układu z rys. 4 33

34 Rys.6. Przebiegi czaswe prądów pbieranych z sieci zasilającej przez układ z rys.4 przy bciążeniu źródłem prądu: a) układ 1-pulswy,b) układ 36- pulswy Na rysunku 6 zilustrwan przebiegi czaswe prądów raz prądu i L dla układu klasyczneg i dla układu zmdyfikwaneg (układ z mdulacją) Stsunek amplitud wyższych harmnicznych prądu pbieraneg z sieci zasilającej, d amplitudy harmnicznej pdstawwej wyraża się zależnścią Im( qv+ 1) I m1 1 = qv ± 1 (50) Współczynnik zawartści wyższych harmnicznych prądu THD, który dla klasyczneg układu 1-pulsweg wynsi 14,88 % dla układu zmdyfikwaneg (q=36) 4,7%. W przypadku zastswania czterech dczepów układ 1-pulswy mdyfikuje się w układ 34

35 48-pulswy. Z klei 6-pulswy prstwnik didwy, pracy równległej dwóch jednstek 3- pulswych mżna zmdyfikwać w układ 1-pulswy, stsując dwa zaczepy uzwjenia transfrmatra międzyfazweg i dwie didy. Spsby płączenia transfrmatrów międzyfazwych raz ptymalne wartści współczynników α i kątów przełączeń pdane zstały na rys.7 i 8 Rys. 7. Mdyfikacja układu 1-pulsweg w układ 48-pulswy Rys. 8. Mdyfikacja prstwnika didweg 6-pulsweg w układ 1-pulswy Z klei na rys. 9 przedstawin następną wersję przekształtnika didweg napięcia przemienneg na stałe, bciążneg źródłem prądwym, z zastswaniem aktywneg mdulatra prądów w bwdach wyjściwych dwóch układów trójfazwych mstkwych płącznych d pracy równległej. Prstwnik pierwszy dłączny jest d źródła zasilania przez transfrmatr płączeniu trójkąt-gwiazda, drugi natmiast jest dłączny bezpśredni d sieci. Dławiki L Kl reprezentują indukcyjnść wejściwą układu P, wynikającą z indukcyjnści zastępczej rzprszenia uzwjeń pierwtnych i wtórnych transfrmatra. W bwdy wejściwe układu P 1 są włączne dławiki indukcyjnści L K = L K1 35

36 Rys. 9 Płączenie równległe dwóch prstwników trójfazwych mstkwych w układzie z mdulatrem prądu w bwdach wyjściwych przekształtników Dławik, łączący układy P 1 i P d pracy równległej, ma ddatkwe uzwjenie, nazywane uzwjeniem pierwtnym, w któreg bwód jest włączny mdulatr prądu MP. Prąd mdulatra I M transfrmwany d uzwjenia pierwtneg dławika, jest przemienny i ddaje się ze znakiem + lub - d prądów wyjściwych układów P 1 i P. Na rysunku 30 zilustrwan przebiegi czaswe prądów pbieranych ze źródła zasilania przez prstwniki P 1 i P, w przypadku pracy układu bez mdulacji, a pnadt przebiegi czaswe napięć wyprstwanych bu układów. Prąd całkwity pbierany ze źródła zasilania ma więc przebieg 1-pulswy idealny. Wychdząc z załżenia, że dławik jest nienasycny, trzymuje się następujące równanie przepływów p ( Id Id 1 ) NsIM (51) N = Zakładając,że I d = Id1 ( I d = Id1 + Id ), trzymuje się równania 1 Ns I = + d I d IM (5) N p 1 Ns I = d1 I d IM (53) N p Birąc pd uwagę, że mc prądu stałeg P d = U d I d jest równa mcy harmnicznej pdstawwej prądu pbieraneg ze źródła zasilania, czyli 3 UI = U I (54) 1LA d d 36

37 przy czym U d =,34 U, U - skuteczna wartść napięcia źródła zasilania, trzymuje się następujące wyrażenie dla pdstawwej harmnicznej prądu i1 LA d = 0,78I sinωt 1,1 I sinωt (55) d Załóżmy, że w wyniku włączenia mdulatra, prąd pbierany ze źródła zasilania jest sinusidalnie zmienny, czyli i LA = i 1LA. Rys. 30 Przebiegi czaswe prądów i napięć w układzie z rys. 30, bez mdulacji: a) prądy źródła zasilania, b) napięcia wyprstwane W celu wyznaczenia wymaganeg w tym przypadku przebiegu czasweg prądu, przyjmujemy, że i A1 + i A = i 1LA., zakładamy, że musi być spełnine równanie [7] 37

38 Id Ns im π Id Ns im π 1,1 Id csωt = 3 cs k cs 30 + k (56) 3 N p 6 3 N p 6 przy czym k = 0, 1,. P rzwiązaniu równania (4.137) trzymuje się i M 3 1,1 Id csωt Id () [ cs kπ / 6 + cs( 30 + kπ / 6) ] N p t cs kπ / 6 + cs( 30 + kπ / 6) Ns = (57) Rysunek 31 ilustruje przebieg czaswy prądu i M wyznaczneg z równania (57), dla N s /Np =. Jak wynika z przebiegów przedstawinych na rys. 31, częsttliwść prądu mdulująceg jest sześcikrtnie większa d częsttliwści napięcia zasilająceg. Rys.31. Przebieg czaswy prądu mdulująceg i M, bliczany z równania (57) i prądu harmnicznej pdstawwej w układzie z rys.9 Załóżmy trójkątny przebieg czaswy prądu i M, stałej wartści szczytwej równej I d /. Przy tym załżeniu trzymuje się przebiegi czaswe prądów i LA1, i LA raz i LA jak na rys

39 Rys.3. Przebiegi czaswe prądów w układzie z rys. 9, przy załżeniu trójkątneg przebiegu czasweg prądu mdulująceg: a) prąd mdulujący i M, b, c) prądy wejściwe przekształtników P i P 1, bez mdulacji i z mdulacją, d) prąd źródła zasilania Uzyskany przebieg czaswy prądu źródła zasilania i LA jest w dstatecznym stpniu zbliżny d przebiegu sinusidalnie zmienneg. Analizując ten przebieg, trzymuje się 3 3 następujące wyniki: i1 LA = 1, 13I d, i11la = 8,7 10 I d, i13la = 6,7 10 I d, raz THD 1%. Uzyskany wynik należy uznać za dsknały. Napięcie na zaciskach dławika kjarząceg jest równe różnicy napięć chwilwych na wyjściu układów P 1 i P u () t = u () t u ( t) (58) D d d1 Skuteczna wartść teg napięcia Z klei napięcie uzwjenia wtórneg U Dp = 0,1098 3U (59) 39

40 N U 3 N s s Ds = U Dp = 0,1098 U (60) N p N p Z klei skuteczna wartść prądu, szczytwej wartści równej 0,5 I d, jest równa 0,5I N I 887 N d p p M = = 0, Id (61) 3 Ns Ns Mc gabarytwa źródła prądu mdulwaneg wyraża się wzrem S U I = 0,0549UI = 0, 035P M = (6) Ds M d d Z wzru (6) wynika, że mc gabarytwa układu mdulująceg wynsi tylk,35% mcy prądu stałeg. Należy jednakże pdkreślić, że z uwagi na trójkątny przebieg prądu skuteczna wartść prądu jest większa niż w przypadku przebiegów zilustrwanych na rys.31. W tym przypadku mc gabarytwa transfrmatra wzrasta 15%. 40

41 Literatura 1. Depenbrck M.,Niermann C.:Netzfreundlische Gleichrichter-schaltung mit netzseitiger Saugdrssel (NSD)-Teil 1.etz.Archiv Bd 11(1988) H8,s.41-43;Teil.etz.Archiv Bd 11(1989) H10,s Dereck A.,Paice: Optimized 18-pulse type DC/AC, cnverter system. United States Patent, Nr 5,14,904.Jun.3,199r. 3. Dereck A.,Paice: Pwer Electrnic Cnverter Harmnics. Multipulse Methds Fr Clean Pwer, IEEE PRESS New Yrk 1996 r. 4. Humphrey A.J.,Mkrytzki B.: Inverter paralleling reactrs.int.pwer Cnf.,Baltimre,Mai,197 IEEE pp44-46,n.yrk 197r. 5. Mysiak P.: Przekształtnik wielpulswy wyjściu stałprądwym w warunkach zasilania z sieci autmatycznej. Rzprawa dktrska, Plitechnika Szczecińska,Warszawa,1996 r. 6. Plewak J. Analiza wielpulswych przekształtników didwych zasilanych z auttransfrmatrów. Rzprawa dktrska Plitechnika Świętkrzyska Wydział Elektrtechniki, Autmatyki i Infrmatyki Kielce 001r. 7. Strzelecki R.,Suprnwicz H.Współczynnik mcy w systemach zasilania prądu przemienneg i metdy jeg pprawy. Oficyna Wydawnicza Plitechniki Warszawskiej Warszawa 000r. 8. Tunia H.,BarlikR.,Mysiak P.:Vltage wavefrms calculatin methds in parallel cnnectin f tw vltage-surce inverters with three-phase cupling reactrs. Int.Cnf.Electrical Pwer Quality and Utilisatin. pp cracw,pland, September,3-5,1997r. 9. Tunia H.,Barlik R.,Mysiak P.: Dławiki sprzężne d redukcji zawartści wyższych harmnicznych prądów w dbirnikach trójfazwych zasilanych z falwników napięcia. Jakść i Użytkwanie Energii Elektrycznej. Tm IV..1,Kraków AGH,str13-1,1998r. 10. Tunia H.Barlik R.,Mysiak P.; Płączenie równległe dwóch trójfazwych prstwników didwych w układzie z trójfazwym dławikiem sprzężnym. Jakść i Użytkwanie Energii Elektrycznej Tm. IV. str 1-3 Kraków AGH 1998 r. 11. Tunia H.Układy magnetyczne d pprawy współczynnika dkształcenia w prstwnikach wielpulswych. Materiały I Międzynardwej Knferencji Naukw-Technicznej Bezpieczne urządzenia energelektrniczne Warszawa- Międzylesie 1998r. 1. Tunia H.Barlik R. Teria przekształtników. Oficyna Wydawnicza Plitechniki Warszawskiej Warszawa