автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Режимы и характеристики многофазных компенсированных выпрямителей с искусственной коммутацией напряжениями пятых, седьмых гармоник

НИЖЕГОРОДСКИЙ ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО 3HÂMEHK ПйЛИТЕШПЕСКйИ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

юзккн Владаар Овсэошч

шш и шшшлтвя ИНОГОЗЛЗКЫХ ШШНСИРСШШЮС шпряшеш а искусственной кошшцда шшяшшш

ШПШ, СЩШИХ ГАВЮШИ

Специальность СЗ.09.12 « Полупроводакошэ. птасбразсваташ елвктрознзргЕй

iaïôpefiepet

дассортацвя га созскеняз учэвоа суепэни кандидата юпшчости науя .

Еахни® Новгород..1992

Работа выполнена в Челябинском государственном техническом университете на кафедрах "Теоретические основы электротехники" и "Системы электроснабжения".

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Ю.й. Хохлов

Официальные оппонента - доктор технических наук,

профессор Г.Г. Ыагазинник

- кандидат технических наук, доцент, A.C. Серебряков

Ведущее предприятие - ШЮ "Урапэлектротяжмаа" г. Екатеринбург

Защита состоится "3—.* 1993 г. в / ^ ^аоов.

в ауд. К /И на заседании специализированного, совета К063.85.06 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Нижегородском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте (603600, ГСП-41, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского политехнического института.

Автореферат разослан 1992 г.

Ученый св!фвтарь специализированного совета

В.Б. Соколов

■ ) - ■ ■ ОШЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ШОШ

Актуальность проблемы. В последнее время большое внимание стало уделяться вопросам качества электроэнергии. Эта вызвано как ростом электрспотреблвния нагрузками, вносящими искажения в сеть, гак и распостранением потребителей чустви-тельшх к качеству электроэнергия. О другой сторона интерес к данной проблеме обусловлен необходимость!) снкяения уровня энергозатрат, повышения срока службы 2 эффективности использования установленного электрооборудования.

Одной из груш алектропотребитэлей, где наиболее остро стоят данные проблема, является крупные потребители постоянного тока, питаемые от полупроводниковых выпрямителей, в частности электролязноз производство цветных металлов. Общий ущерб от превышения лимита потребления реактивной: мощности и искажения форм напрякений а токов питаящих сетей только по алшкние-вым заводам Восточной Сибири оценивался в 1533 году сушой 70 млн. рублей.

Для решения задач компенсации реактивной мощности в подобных преобразовательных • системах были предлогсеш 12-фазные компенсированные Екпрямители с фильтрацией в ксшутирушиэ конденсаторы 5,7 гармоник токов вентильных блоков. По сравне-ншо..а шалогичвшш техншескшп средствами они характеризуются енсоким каэф$шдантой шголбвоввняя мойеоств конденсаторных батарей, широкими зозмозшстящ использования как при создании новых, так и реконструкции сувдствущих преобразовательных подстанций, рядом' других преимуществ.

' понижение уровня гармонического воздействия на сеть предполагается достичь за счет повышения фазноста преобразовательных систем. К преимуществам данного способа относятся минимальная дополнительная установленная мощность, возмошость практически полной и независимой от внешних факторов (изменение параметров сети и др.) взаимной компенсации требуемых гар-швйк, ряд других достоинств.

Перспектива использования многофазных компенсированных систем (МКС), состоящих из предложенных выпрямителей, потребовали детального изучения режимов и характеристик данных систем в целом, выявления особенностей работа подобных выпрямителей в составе ШС.

Основным путем исследования характеристик модных преобразовательных систем является их математическое моделирование. Применение дог изучения характеристик установившихся режимов МКС методов моделирования» основанных на чиааэнном решении уравнений состояния, требует высокопроизводительной вычислительной техники, больших затрат на подготовку, проведение и обработку результатов вычислений. Использование приближенных методов расчета, ориентированных на системы с фазностыо не вше 12 и состоящие из функционально не связанных выпрямителей, в данном случае приводит к значительным погрешностям. Например, пренебрежение взаимовлиянием отдельных выпрямителей через общую сеть, при определении коэффициента несинусоидальности напряжения сети, приводит к погрешностям до ЗОЖ.

Этими факторами обусловлена необходимость детального аналитического описания и исследования рабочих реяимов МКС и создание на втой основе инженерной методики расчета их характеристик, в том числе и требуемой по уровню гармонического воздействия фазности преобразования.

При проектировании преобразовательных систем, особенно устройств их защиты, необходимо также учитывать характер протекания различных динамических процессов,.как во всей МКС, так и в отдельном преобразовательном блоке (ПБ),.как з составной части этой системы,.

Решению вышеизложенных вопросов и посвящэйа данная диссертационная работа.

Ре ультаты работы использованы при расчетах характеристик, различных преобразовательных систем в НПО "Уралэлектротяимаш".

Цель -работы. Анализ электромагнитных процессов и разработ-. ка инженерной методики расчета многофазных компенсированных преобразовательных систем с искусственной коммутацией напряжениями пятых, седьмых гармоник.

Б диссертации поставлены и решаются следувдие задачи:

1. Исследование установившихся рабочих режимов и характеристик МКС. ....

2. Анализ возможностей возникновения резонансных реяимов в МКС.

3. Разработка цифровой модели и исследование динамических свойств МКС.

4. Разработка инженерной методики определения требуемой

фазности и основных характеристик МКС, состоящей из произвольного числа 12-фазных ПБ.

5. Расчет требуемой фазности и основных характеристик одной из преобразовательных систем алшиниевых заводов.

Методы исследования. Исследования проведены на основе теории линейных электрических цепей. Для составления уравнений, описывающих ИКС, применялся смешанный контурно-узловой метод. При аналитическом описании рабочих режимов использовался метод припасовывания. Расчеты характеристик рабочих режимов проводились на ПЭВМ по неявным аналитическим соотношениям. Для численного решения дифференциальных уравнений, описывающих МКС в динамике, использовался метод Рунге-Кутта четвертого порядка. Все программы для ЭВМ нглисаш на языке Фортран. Достоверность результатов теоретических исследований подтверкдена их совпадением при расчетах на принципиально разных моделях, а также экспериментальными исследованиями.

Научная новизна. Новые научные результаты состоят в следующем:

1. Разработана теория квазиустановившхся рабочих режимов в МКС с искусственной коммутацией напрякениями Б,7 гармоник.

2. Проведены расчет и анализ основных характеристик МКС.

3. Получена линейная схема замещения МКС, о помощью которой исследованы частотные свойства контуров уравнительного тока МКС.

4. Составлена цифровая модель на которой выполнен анализ динамических процессов в МКС.

Практическая ценность.' Разработаны математические модели и реализуюцие их программы расчетов на ЭВМ, позволяющие с достаточной точностьв проводить всесторонние исследования ШС при различных уровнях допущений. Многофазные некомпенсированные системы в Н5Я рассматриваются как частный случай компенсированных. На основе данных моделей разработана инженерная методика расчета основных характеристик ШС. Эта методика позволяет при необходимости проводить оценочные расчеты требуемой фазности преобразования без использования ЭВМ, а такке расчеты основных характеристик МКС при неконкретазировазной схема замещения питавшей сети.-

Результаты исследования динамических процессов позволяют сформулировать требования к системе защиты от аварийных перег-

рузок.

Реализация результатов работы. Результата проведанных 'исследований и инженерная методика используются при проектирова-шш преобразовательных систем на НПО "Ураяэлектротядааш".

Апробация работа. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсувдалась на ежегодных научных семинарах на кафедрах ТОЗ и ЗШР Челябинского государственного техничоского университета (1988-1992 гг.), на четырех Всесоюзных научно-технических конференциях.

Публикации. По тещ диссертации опубликовано семь работ.

Структура и объем диссертационной "работа. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литера- . туры и шести пршшквяй; содержит 122 стр. основного текста, 46 стр. иллюстраций, 3 теблзцы, 17 стр. сшска использованной литература из 129 наименований, 37 стр. прнлоЕвккй.

КРАТКОЕ СОДШШШЕ Р4Б0ГЦ

Во введении кратко охарактеризовало положение с качественными показателями электроэнергии мощных потребителей постоянного тока, перечислены применяемые технические средства нормализации качественных показателей. Определены основные задачи дкссортацаоннсй работа, сформулированы выцосвше на защиту научные положения.

В первой глава па основе анализа современного состояния хфоблэш показана актуальность проводишь исследований.

Прэдашена а обоснована методика проводшых исследований, прадаолагаадая использование многоуровневого подхода, когда да расчета отдельных характеристик и рвшиов работы МКС используется свой уровень допущений, определяешй совокупностью параметров МНС, сети s негруекн, от- которых в наибольшей степени зависят расчитываемые характеристики,

В целом на различных этапах исследований использованы сле'дувдае допущения: ■

1. Пофазная симметрия адамантов МКС.

2. Потери в стали трансформаторов й реакторов отсутствуют.

3. -Соотношения витков обмоток преобразовательных трансформаторов вдеаяьда точно обосязэчиваот з^буешй угол сдвига вектора напряжения к одинаковый коэффициент трансформации для

вентильных обмоток.

4. Коэффициент трансформации преобразовательного трансформатора по линейным напряжениям равен единица.

5. ййдуктивность цзпэй выпрямленного тока является бесконечно большой.

6. Активные потеря в схеме ИКС :: сети равнн нуля

Т. Индуктивные сопротивления рассеяния трансформаторов и индуктивности элементов сети равны нулю.

При регулирования папрякзшя на нагрузке эа счет изменения числа витков одной из секций' первичной сО:,:отки оценивалось только изменение характеристик МКС по сравнена с Еомпнальшм реиком при исключения допущения 3 и сохранении всех остальных допущений. Здесь использовались конечные аналитические соотношения.

На последущих этапах исследований использовалась полная система уравнений, оппскваадая с помощью смешанного контурно-узлового метода общие для нескольких ПВ части схемы МКС, опре-деляемнэ связными подграфами. Элементы ШЭД (трансформаторы,, реакторьг и т. д.), сеть и нагрузка задавались как многополюсные компонента. :

Описание установившихся рабочих реяшоз и расчет енэшнх, энергетических характеристик, а таюз уровня гармонического воздействия на сеть производилось по неявным аналатичёскш соотношениям ' при сохранении обычных для мощнях преобразователей допущений 1-6, с использованием общепринятой система относительных единиц. Возможность возникновения резонансных явлений изучалась с использованием численно-аналитического подхода при допущениях 1-4. ■• _ -

Переходное и аварийные региш рассчитывались численными методами при сохранении допущений 1,2. Показано, что для выявления характера и особенностей динамических рэкямов в МКС достаточно их рассмотрения в 12- и 24--фазных ситемах при одинаковых параметрах. Результаты математического моделирования такие сспоставлялгсь с экспериментальными данными, полученными на опытном стенде 12-разного компенсированного преобразователя мощностью 15 кВА.

Рассмотрены способы построения и . схемные варианта ШС, соотношения, опрэделящие угол сдвига вектора напряжения а коэффициенты трансформации для различных схем соединения . секций

обмоток. Приведен пример конкретной преобразовательной систещ одного из алюминиевых заводов. Показано, что в зависимости от способов размещения Ш с одинаковыми углами сдвига вектора напряжения соответствущие расчетные схемы имеют разный вид. На ряс. 1 представлен возможный вариант преобразовательной системы, ее расчетные схемы. Рис. 2 соответствует одному из возможных схемных вариантов ПБ.

Для используемого способа регулирования напряжения на нагрузке- путем изменения числа битков одной из секций первичной обмотки трансформатора, получены соотношения, определящие регулировочные характеристики и позволяющие оценить побочный эффект- уход от режима номинальной фазнооти. В качестве примера приведены соответствующие графические зависимости для 24-фазной системы. Показано, что за счет перераспределения уровня канонических и неканонических для фазности МКС гармоник, интегральные показатели, характеризующие уровень гармонического воздействия на сеть, существенно ухудшаются лизь при относительно большой глубине регулирования.

Во второй главе описаны установившиеся рабочие ршикы МКС, рассчитаны и проанализированы их основные характеристики, рассмотрены возмояности возникновения резонансных явлений в контурах уравнительных токов.

Особенностью рабочих режимов МКС, по сравнению с 12-фаз-ными, является задержка и одновременное протеканйа нескольких сдвинутых во времени коммутационных- процессов в I разных ПБ. Соотвеч :твущий процесс в одном из них ( I -ом) описывается дифференциальным уравнением: . • '

-ко,мутирующие напряжение и э.д.с. ;

%СП -соответственно общий реактанс 1-го и] -го ПБ относительно э.д.с. сети (для расчетных схем по рис. 1 при реактанс контура коммутации, 14] -хг или х^х^ ) и емкостное сопротивление на фазу компенсирующего устройства, приведенные в контур коммутации вентилей;

. (1)

,2

(2)

ЛЭП - линия электропередачи ГТ - головной трансформатор

ПБ - преобразовательные блоки Рве. I

Pjj-угол сдвига коммутационных процессов между i и J ПБ. Тогда коммутационные процессы во всей ШС будут описываться системой из подобных' уравнений. Граничные условия для вычисления постоянных интегрирования, наряду с ранее известными соотношениями для одного ПБ, включают тага» условия непрерывности и повторяемости напряжений и токов в контурах• коммутации разныг ПВ. После, некоторых преобразований они сводятся к системе линейных уравнений, определяющей при заданных угле коммутации J, частоте свободных колебаний контура ко>.:мутаЦщ I? н относительных реактансах сети xBt и х^ (см. рис. 1) постоянные интегрирования в выражениях для напряжений коммутации, ток нагрузки в угол включешм вентилей. Используя последние при известном порядке работы вентилей определяются выражения для ' мгновенных значений токов и напряжений сети на интервале повторяемости длиной 2/7/р, где р-фазность системы. Конечные соотношения, используемые в дальнейших расчетах, имеют следув-

1513 вдд" Цр (-dJ=£Ci sinfei 3 ffii). ' (3)

î

Для вычисления коэффициентов разложения кривых тока и напряжения сета в ряд Фурье и их действующих значвш& получены условия. повторяемое^:, вытекающие из известного гармони-чзского состава тока и напряжения на входе ИКС по аналогии с подобными соотношениям для 6- и 12-фаз1шх систем;

■ где ua (ели i&) напряжение. (ток) сети, п- число периодов повторяемости. Прн этой общеизвестные соотношения преобразуются к следущэвд виду:

-для сщуснсй составлявшей 12-ой гармоники:

2Ф-7/2

0 пР/£

ск ^f- Ï <5>

- для дзйствущш значений:

г т'/г ■

/ -7/2 П*{ }

где итР)*иа[Щ, Щ2!ГМ/р-]/2] 21ГП/Р-2/2]

определяется из условий повторяемости. Непосредственные вычисления по (5,6). проводятся на ПЭВМ черэз их разбиение на зло-ментарнне определенные интеграла, вычисление их значений по аналитическим соотношениям и применение алгоритма суммирования полученных значений.

Рассмотрены границы режимов задержек и перекрытий в системах разной фазности. Получены вырагения, определяющие границы режимов с повтортши включениями вентилей при разном числе перекрываемых коммутаций. ^

Исследовано влияние параметров ШС и их рабочих режимов на анализируемые характеристики систем (внешние, потребления реактивной мощности, гармонического воздействия на сеть). Все они рассчитывались по спектральному составу и действующим значениям токов и напряжений в точке подключения МКС к сети. При этом внешние характеристики определялись по общему для всех регкмов соотношении через баланс активной мощности сети и нагрузки, остальные характеристики- по общепринятым соотно-пениягл.

При работе !ЖС в рекимах .задергки и перекрытия внешние н энергетические характеристики ухудааются с ростом . Влияние регимов задержки п глубины перекрытия коммутации возрастает с величиной^» соответствующей данному ресиму задержки, а так:-:э гв, ж V . При атом величины изменений- вштрямленного напряжения и 1;з у* уменьшаются с ростомV. Так, например, для не-коетзксированного Зб-фззного выпрямителя при-14,=0.04 и я3,=0 получается ¡7^=0.95 и tgo7=0.27, а при том гэ и

=0.375 соответственно 0.92 й 0.4. . В компенсированной' системе с т) =6 при агв,=0 1/^-0.995, г^=0.04, а при 2^=0.375 соответственно 0.990 а 0.12. Зто объясняется некоторым повышением гфрэктхшностя использования кондэнсаторннх батарей за счет ' приблпйэняя кошутярухйэго напряжения-к максимуму напряжения шзлутощга,' при весьма незначительном увеличении последнего. ■ Вид характеркстш! гармонического воздействия ИКС на сеть

обусловлен наличием роянмов задержек коммутаций. В данных режимах возрастание тока нагрузки сопровождается в основном возрастанием только первой гармо&пш тока сети при практически неизменных уровнях высших гармоник, вследствие чего дополнительно снижается нэсннусоидальность тока сети и мало меняется несинусовдальность напряжения. Таким образом степень компенсации неоднозначно влияет на гармоническое воздействие МКС на сеть. С одной стороны увеличению ^при том ке значении соответствует уменьшение £ и рост несинусоидальности тока, с другой- с увеличением 9'возрастает ширина зон задержек, что сникает носинусоидальность тока. При сопоставлений характеристик МКС с разной степенью компенсации установлены зоны, в которых компенсированные система оказывают кеньшее гармоническое воздействие на сеть, чем некомпенсированные, и где с ростом Р снижается несинусоидальность напряжения сети. В целом характеристики не синусоидальности для ЫКС с разной степенью компенсации (в том числе и нексшенсированые) мало, отличаются меаду собой. Зависимости ^^) и ^(1,}*) для кошенифовшиых систем разной фазное та, но одинаковой мощности и с одинаковыш относительными параметрами представлены на рис. 3, 4. .

о,о/ о,ог орз 4.

Рис. 3

0,0/ 0,02 0,03 Рис. 4

Анализ возможностей возникновения резонансных явлений в контурах уравнительного тока (УТ), подобно выявленным ранее в 12-фазшх системах, проводился с использованием численно-аналитического подхода. На основе уравнений состояния 12-фазных ГО получены приблшэняые выражения для частот свободных колебаний контуров УТ, составлена линейная схема замещения ПБ, сохрашш-

щая частотные свойства их цепей 2 позволяющая учитывать актив-шо сопротивления, параметры сети, конечные индуктивности цепей выпрямленного тока. Ветви данной схемы (кроме ветвей со сглаживающими индуктявностями) соответствует; вентильным мостам, а ее топология-"соединению мостов в МКС. Схемы для коммутационных и внекоммутацпонных интервалов незначительно отличаются параметрами их элементов.

Исследование выражений для частот свободных колебаний, частотных характеристик схемы замещения позволяли выделить вероятные резоканснне области, рассмотренные затем на цифровой модели. Определены уровни частотных характеристик (в дБ), при которых проявляются резонансные явления в ПБ, обосновано, что при проектировании ШС достаточно учитывать чаототнге свойства одного ПБ.

Третья глава посвящена анализу динамических режимов МКС. При исследовании аварийных режимов вводилось дополнительное допущение о сохранении влвмеиташ ШС их свойств, за исключением повреаденного элемента.

Описано формирование цифровой модели 24-фазного ксшен-сированного выпрямителя на основе полной система его уравнений. Представлены преобразования». с пшощьв которш существенно понижается порядок данной системы (с © до 264-30 ) и она .приводится к стандартной форме Копхи. Кратко описан общий расчетный алгоритм, рассмотрены особенности расчетов регвшв короткого зачыканая и холостого хода вентильшх мостов.

Расчеты установившихся рекимов на цифровой модели подтвердили результаты аналитических исследований, и использовались при . оценке величин аварийных перегрузок.- Гакзе рассматривался установившийся рейт при ограничении напряжения на конденсаторах ншсе его естественного максимума. Показана и обоснована возможность дополнительного снижения установленной мощности конденсаторных батарей подобным способом без ущерба для харак-•теристик ЫКС. *

Рассмотрение эксплуатационных переходных режимов показало, что они характеризуются отсутствием больших и долговременных перегрузок елементов МКС и в целом благоприятны.

Приведены результаты исследований процессов при пробое конденсатора и коротком замыкаша нагрузки.

При рассмотрении пробоя вентиля в МКС первоначально рас-

счнтывались процессы в некомпенсированных системах. Результаты этих расчетов использовались для сравнения с аналогичными в компенсированных а таюза полученными ранее для систем меньшей фазности.

Показано и обосновано, что процессы при пробое вентапя в компенсированных системах носят иной характер, чем в некомпенсированных. В отличие от последних, аварийные перегрузки в МНС дополнительно определяются величинами индуктивностей в цепях выпрямленного тока, количеством включенных параллельно на общу» нагрузку ПВ, схемой соединения вентильных мостов в ПБ, а также степенью компенсации.

В частности показано, что амплитуда напряжения па конден- -саторах могут достигать и превышать амплитуду напряжения на вентильных обмотках, приведенную к соответствующей обмотке реактора компенсирующего устройства, ток соседнего с содераащнм пробитый вентиль моста шкет достигать двухкратного тока нагрузки всех соединенных ему параллельно мостов и удвоенного тока одного моста при последовательном соединении мостов в ПВ.

Таюае обосновано и подтверждено результатами исследования' соответствующих процессов, чтй для защиты от аварийных перегрузок конденсаторных батарей и более аффективной защиты остальных элементов ШС необходимо применение ограничения, напряжения на конденсаторах. .

В целой, при сопоставлении всех исследований аварийных режимов установлено, что наиболее высокие требования к защите првдъяЕ .лет процосс пробоя вентилей. Показана качественное. совпадение кривых, полученных экспериментальным и расчетным путем. Имеющиеся.в некоторых случаях различия обоснованы.

В четвертой главе предложена методика расчета требуемой фазности и основных характеристик компенсированных преобразовательных систем. Методика основана на представленных во второй главе аналитическом описании рабочих ре гаков МКС, способе • расчета их характеристик, при тех ко допущениях. Критерием выбора требуемой фазности является соответствие уровня гармонического воздействия ШС на сеть, требованиям ГОСТ 13109-87. В случае необходимости -методика позволяет приближенно учесть влияние несимметрии схемы ШС на коэф£ициенг несинусоидальности напряжения, путем умножения последнего на расчитываемый поправочный коэффициент.

Расчет проводится на ГОШ и носит проверочный характер .при первоначально заданной фазности, т.к. все величины, определяющие уровень гармонического воздействия, задаются в относительных единицах,, которые зависят от фазности МКС.

Определены необходимые исходные данные. Вводится система базисных величин, предназначенная Для задания требуемых для расчета относительных параметров 12пьфазных преобразовательных систем, состоящих из к-т ГО (к=1,2,3...) с использованием как мостовой, так и нулевой схем выпрямления.и произвольной схемой соединения мостов по выпрямленному.току. Данная система базисных величин позволяет использовать расчетные соотно-вения, полученные во второй главе, а также ранее разработанную инженерную методику расчета 12-фазного компенсированного преобразователя для расчета параметров элементов ПБ. Кроме того, на основании обобщения результатов расчетов-, эта система позволяет определить конкретные значения относительных величин параметров ШС, при которых она удовлетворяет требованиям по гармоническому воздействию на сеть. Это монет использоваться для приближенных расчетов при выборе фазности без использования ПЭВМ.

Получены две независимые группы соотношений, определяющие значения относительных параметров элементов ШС. Первая груша использует в качестве исходных данных значения реактансов элементов сети и конкретную схему электроснабкепия ШС, Исходными данными для другой группы являются мощно ста нагрузки, короткого замыкания сети в точке, где нормируется несинусоидальность напря-екля, и в точке подключения МКС к сети. Данные зависимости предназначены для расчетов при неконкротизированной схеме электроснабжения МКС.

Непосредственно представлен порядок подготовки данных и проведения расчетов на ПЭВМ. В целом в результате расчетов получаются значения ковфрщиентов косинусоидальности тока и напряжения, амплитуд высших гармоник напряжения сети; значения щ1?, коэффициентов мощности в- искажения на шинах ШС и в точках приложения эквивалентных э.д.с. сети; относительного напряжения на нагрузке. Если точка, где .нормируется несинусоидальность напряжения и Щф, но совпадает -с точкой подключения ЖС к сети, то ати показателя йиродэляятся дополнительно по представленным в работе соотношениям.

Методика тбкеэ содерккт расчет частоты свободных колебаний контура уравнительного troica (чтобы избеаать возникновения резонансных явлений), емкости конденсаторной батареи на фазу компенсирующего устройства'. Последнее относится к исходным данным для расчета комгансирущего устройства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные в диссертационной работе исследования и расчеты позволили получить следующие вывода и результаты.

1) Предложена и обоснована методика исследования рехимов и характеристик МКС, позволявшая рассчитывать es по нояешм аналитическим соотношениям с помощью ПЭВМ. Расмотрены схемные варианты и пути построения исследуемых МКС. Составлена их единая математическая модель, уравнения которой могут использоваться как для численных, так и аналитических исследований при различных уровнях допущений.

2) При обычшх для мощных преобразователей допущениях разработана теория гсвазиустшовишихся рабочих режимов 12т-фазннх симметричных выпрямительных компенсированных систем. Фазность преобразования при этом рассматривалась как один из параметров МКС. Выполнены расчеты характеристик 12,24,36,48-фаавых компенсированных систем при вариации в широких пределах степеней компенсации и взаимовлияния процессов в 12-фазных ПБ.

3) С учетом особеностей рабочих рэкимов МКС можно утверждать, что по уровню гармонического воздействия на сеть компенсированные системы мало отличаются от некомпенсированных, при сохранении высокой эффективности работы компенсирующего устройства. Показано, что отрицательное влияние реактанса сети на внешние и энергетичесзсне характеристики ЫКС снижается с ростом степени компенсации преобразовательной системы.

4) Составлена линейная схема замещения, обладающая подобными частотными, свойствами с исследуемыми МКС, позволявшая выделить возмогшие области резонансных соотношений параметров МКС. Расчет МКС яри выделенных параметрах на цифровой модели показал, что для отстройки от возможных резонансных явлений достаточно учета частотных свойств отдельного 12-фазного ПБ, входящего в МКС.

5) Разработай алгоритм и программа расчета переходных, режимов МКС с.помощью численных методов. Проведенные на ней расчеты, а также результаты экспериментальных исследований, показали благоприятный характер эксплуатационных переходных процессов и определили требования к защите от перегрузок в аварийных реяимах исследуемых МКС. Подтверждена принципиальная возможность использования ограничения напрякения на конденсаторных батареях для дополнительного уменьшения их установленной мощности без ущерба для характеристик преобразовательных систем.

6) Показано, что величины перегрузок в наиболее тязелои аварийном режиме МКС - пробое вентиля определятся как соотношениями активного и реактивного сопротивлений контура коммутации вентилей, так и количеством параллельно соединенных по постоянному току вентильных мостов, величинами индуктивностей цепей выпрямленного тока. Наличке ограничения напряжения на конденсаторах снижает перегрузки зеповрезденных цепей МКС и увеличивает ток з контуре пробитого вентиля, что создает благоприятные условия для его отключения.

7) На основании прэдлогенной систенм относительных единиц и теории квазиустааовишшхся рабочих рэкаыов 12т-фазных компенсированных систем разработана инженерная методика . расчета их характеристик и определения исходных данных для проектирования КУ. Показана возможность оценки без применения ПЭШ приемлемости уровня гармонического воздействия на сеть при заданной фазностя. Приведен пример расчета. Инженерная методика внедрена' в практику проектирования в.ЕЛО "Уралэлект-ротяжмаш" г. Екатеринбург.

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Хохлов Б.И., Розюга В.О. Электромагнитные процессы в 24-фазнсй компенсированной системе с пятой, седьмой гармониками тока в конденсаторах с трансформаторным регулированием напряжения // Сб. "Автоматизация энергосистем и энергоустановок промышленных предприятий Челябинск: ЧШ1, 1989, С. 106-110.

2. Розкин В.О., Хохлов Ю.И. 'Статические и- динамические характеристики двадцатичетнрехфазной компенсированной системы электропитания // В кн.: Силовая полупроводниковая техника и ее применение' в народаом хозяйстве. Тезисы докладов. Челя-

бинск: ЧШ, 1989, С. 162. ,

3. Розкин В.О., Хохлов Ю.И. Применение ЭВМ для численно-аналитического исследования кошэнсированной преобразовательной система повышенной фазности // В кн.: Применение вычислительной техники для исследования и автоматизации проектирования преобразователей. Тезисы докладов. И.; Информэлектро,

1989, С. 94-95.

4.. Розкин В.О. Определение параметров резонансных режимов компенсированной преобразовательной системы повышенной фазности // В кн.: Современные метода и средства быстродействующего преобразования рекимных параметров энергосистем. Тезисы докладов. Челябинск: ЧШГ, 1990, С. 64-65.

5. Хохлов Б.К., Розкин В.О. Квазиустановившиеся рабочие режимы и характеристики двадцатичетырехфазного компенсированного полупроводникового преобразователя // Электричество,

1990.- К 10.- С. 48-54.

6. Розкин В.О., Хохлов Ю.И. Рабочие режимы и характеристики многофазных симметричных компенсированных преобразователей // В кн.: Проблемы преобразовательной техники. Тезисы .

докладов.- Киев: ИЭД АН УССР; 1991, часть V, С. 121-123.

7. Розкин В.О., Красногорцев И.Л. Частотные характеристики контуров уравнительного тока многофазных компенсированных преобразователей // В кн.: Проблемы преобразовательной техники. Тезисы докладов.- Киев: ИЭД АН УССР, 1991; часть II, С. 67. • .

Яичный вклад автора. '

В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежит проведение теоретических исследований И-3,5-73, разработка рас. четных алгоритмов и текстов программ 12,3,5-7], обработка результатов вычислений [1-3,5-71.

Подписано к печати 12.11.92. Формат 60X90 1/16. Печ. л. I. Уч.-язд. д. I. Тираж 100 экз. Заказ 266/691.'

УОП ЧГТУ. 454080. Челябинск, пр. гая. В-.И.Ленина,- 76.