автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Защита инверторной подстанции МГД генератора от перенапряжений при потере связи с системой переменного тока (разработка и исследование)

РГ6 од

московски:! оиш1а ленина и ордена октябрьской револщш

ИНСТИТУТ

На правах рувопяои

КОРОЛЕВ В1ЩЩР КОНСТАЕПШОЕП

■защита инвертоиюз подстанций мщ генератора от 1шр31апряшш при потерн связи с системой переменного тока (разработка и исслинование^

Специольнооть -05.09.12 - Полупроводниковый преобразователя

электроэнергии ,

автореферат

диссертация яа соискание ученой степеш кандидата технических наук

Москва - 1903

, . <4 еь 1"1'.

Рзбота гнполясна и Института вксоких температур 'РАН г. Ыооява

НзучшИ руководитель: д.?.и., с.ц.с. Б. M-Mit опор, ОФипиелыше оппонвптн:

Доктор технических туя, с.н.с. ГршштеЯк Борис Ильич

Кандидат технических наук,доцент Богданов Николай Икколаогпч

Ведущая организоциягЕсороссяйскиЯ алекгротехничеекий институт

Защита состоятся " (1 " 1Э93г. в чао.,

на заседании спецяалргзированпого совета Д5053 Л6.13 по за«штз диссертаций Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской революции анергетического института. Адрес: 105835, ГСП, Москва 3-250, у-. Краонокеаярмеявая, д. И, УчеякЗ совет МЭИ.

С диссертацией «окно ознакомиться в б.тбллотеке МЭИ Диссертация разослана 1933г.

спетшлаяиротепного Сояета

им. В.И.Ленина (г. МосккО

снцая характеристика работы

Актуальность проблема. Один из путей повышения эффективноо-те использования топливных ресурсов является иагяитогидродинами-ческий (МГД) катод преобразования энергии. В настоящее время в .вире изроко вэдутся работы по созданию ВДД генераторов (МГДГ) лет нодврхшзируемих тепловых электростанций (т.я. ретрофитннх МГД электростанций). Ери это» важной является задача усовершаноотвовакия систеин преобразования тока ИГДГ. Преобразовательная сиотема ЬЕЦ2Г в гиде инверторвой подотатши (Ш) обеопечивает связь МЩ1 о про-тшшенно! сетью переменного тока и осуществляет регулирование ре-хаш его работы. ИП выполняет также функции водаты при авариях, т.к. МЩ1 не имеет быстродействующего регулирования выходного напряжения. Однако возможности по организации протявоаварийннх режимов работа Ш при использовании инверторов о естественной коммутацией весьма ограничены. В частности, одной из серьезных аварийных ситуаций, гребущей остановки МЩ1. является внезапная потеря связи Ш1 с оетью. Эта авария сопровождается значительными перевапря-зешышк на электротехническом оборудования, которые из-за их высокого энергосодержания нельзя ограничить с помовсь» нелинейных охранвчителеЭ перенапряжений. Для снижения перенапряжений мохно организовать специальный защитный режим работы ИЗ, позволяющий исключить остановку ВЯЖ\ но инверторы о естественной коммутацией для работы в тагом режиме непригодны. Поэтому актуальными являются вопросы разработки охеи инвертирования о повышенной коммутационной устойчивость», которые, обеспечивая высокие энергетические показатели Ш1 а рабочем режиме , позволяли бы осуществлять активное влияние на аварийные процессы о целью их ликвидации или ограничения последствий.

Цель работы заключается в комплексном решении задачи по организации о помощью инверторов защиты канала ИГДГ и преобразовательной системы от перенапряжений при потере связи о приемной сетью, позволяющем исключить оотановку МГДГ и обеспечивающем высокие энергетические показатели преобразовательной системы в рабочем режиме.

Методы исследований, Анали» работы инверторов в статических режимах и в переходном процессе, вызванном отключением инверторов от сети, выполнен методом основной гармоники. Расчет динамических режимов, а такжё проверка результатов, полученных при расчетах по основной гармонике, проведены на математической модели, реалн-

зоглнкой кс ЭВМ ЕС-1061 средствами прохрашш ЭЛТТАН кодсусровз-ния вентилышх преобразователей. Досговзрноотг результатов, полученных при упрощенные расчетах и иатеметагосхом нодолироилии,, подтверждены экспериментами на физпчоской модели.

Научная новизна: - развиты метода управления шогояпзор горней преобразовательной системой 1ПДГ в аварийных рс-лкмах, учктива.мд!м особенности характеристик МЩГ а пезьолтазяе ограничить здоктря-ческие воздействия на элемента системы в каюла;

- разработан способ заклты канала и ИП о? перенапряжений,возникающих при потере связи ИП с приемной сетью переменного тока; способ защити состоит в том, что на время авгрии организуется короткое вамышгао канала МГДГ через пары автояошнй инворгэр-вшря-митель, образуете преобразователями ИП; после восстановления сг.т-зи ИП с сетка аяварторн переводятся в нормальный режим работы;

- определены структурная схема инвзрторного агрегата и его • параметра, обеспечивающие осуществление предяогенного способа запиты от перонапрзяеиай к высокие энергетические показателя и рабочем режиме;

- получено математическое описание электромагнитных прсцессоз, связанных с отключенной Щ от сети и осуществленном аащаъы от перенапряжений;

- проведены исследования аварийного процесса, вызванного отключением инверторного агрегата от приемной сети, па основании которых определены характер п уровни возшпшпдас при этом перангш-прияжекий и обоснованы алгоритма перевода инверторного агрегата в защитный режим и восстановления нормальной работы;

- установлен положительный характер взаимовлияния агрегатов в многоинвергорной преобразовательной системе при отключении ИП от С0Т2 и организации защитного роетма; он проявляется в усреднении воздействий отделила агрегатов,, определяющих уровень перенапряжений.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработана защита ИП и канала ВДЕТ от перенапряжет® при потере связи ИП с приемкой сетью, позволяющая ксклшить остановку МГ£Г; разработана методика инженерного расчета параметров инверторов с учетом их работы в защитном резямо; разработана модель преобразовательной системы ИГДГ для проведения исследований аварийных и защитных ре-химои, реализованная на ЦВМ ЕС-1061 средствами программ« ЭЛТРАН моделирования вентильных преобразователей.

Результзы диссертационной работа использованы в системной за-

пита ИП на установке 7-25, при разработке технического обосноЕа-шт создания МЩ электростанция ыоащооть» 1000 МВт на твердой топливе, при разработке технического проекта реконструкции ИП на установке 7-25.

На защиту вшосятоя:- способ защиты канала МЩ" в ИП от перз-.напряхешй при потере связи ИП о приемной оетью переменного тока;

- результата исследования условий формирования перенапряжений •еозникащих при потере свети ИП о приемной сетью;

- принцип поотроения отруктурпой схеми инверторного агрегата дня осуществления способа вавдты от перенапряжется а обеспечения требуемых энергетических показателей в рабочем режиме;

- алгоритм перевода инвергорного агрегата в защитный рожи»;

- устройства, реализувдиа способ запиты от перенапряжений;

- методика раочега и выбора параметров инвергорного агрегата о учетом защитного режшзз работа Ш при потере связи о приемной сеть».

Апробация работа. Ооиовные результаты диооертационной работы докладывались и обсувдались на УШ международной конференции по МЕД преобразовании энергия,г.Москва»1983.; на Ш всесоюзном совещании "Проблемы элеятроиапштной совместимости о еловых полупроводниковых преобразователей",г.Таллинн, 1986.;. на УП всесоюзной научно--техничоокой конференции "Силовая-полупроводниковая техника и ее применение в народном хозяйотве", г.Запорожье,1985г.; на IX международной конференции по МЩ преобразовании энергии, Исунуба,Япония, 1986.; на Ш советско-австралийском совещании по современным технологиям использования в энергетике иокопаеморо топлива, Сидне®, Австралия, 1989; на Ш воеооюзнон научно-технической совеца-шш "Применение вычислительной техники для исследования и автоматизации проектирования преобразователей", г.Николаев, Г989.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 4 авторских свидетельства СССР.

Обгем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения; содэрхит*П4 страниц машинописного текста,45 рисунков, 8 таблиц, спиоок литуратурннх источников из 68 наименований.

. С0ДЕР1АШВ РАБОТУ .

Во введении обоснована актуальность работы, сформированы цель и основные задачи исследования.

В первой главе рассмотрены функции и условия работы инрер-

торов в систеае преобразования тока МШ1, еяродеджда» подходы к формировании структуры ИЗ в выбору схешг и параштров кяварторов.

В нормальных условиях инвертора на только осуществляв! овлаь МГДГ о проиышгонной сетью, но к учзстсуят в регулировании режима работы канала, а у диагонального клнела обеспочявоют раопредз-лзше нагрузки по его дашгз. Эти а ряд друтях обстоя*ел&сгв обусловливают шюгоюгварторноо построение Ш. Вследствие сложности структуры ИП в пай целесообразно использовать инверторы с сраной-теяьно простой силовой схемой. Е настоякез врзия предпсчтанка отдается сетогшл инверторам о естественной номиугацией, хотя ери необходимости регулароваиш иа постоянство тока в у слоняя* взаимовлияния и флуктуации параметров канала они работают пз о лучшими свонин показателями, что трабуат яошлзениой модности трансфор-каторов и филътро-компеясиругоего устройство (ЙСУ).

В аварийных ситуациях из-за ивэрцнонносги рв1ужровашш выходного напряжения и недопустимости холостого хода канала, что на всегда позволяет использовать выключатели, инверторы ог-азаввются единственными быстродействующими силовыми элементами, регулирующее воздействие на которые могло бы обеспечить ликвидацию аварии ила ограничить ее последствия. Однако возможности по организации протквоаварийных режимов работа Ш при использовании инверторов с естественной коммутацией весьма ограничены.

Одной из тяжелых аварий, последствия которой ыогут быть облегчены путем организации засщтаого режима работе ИП, является кратковременная (около 1с) потеря связи общих шин ИП с сетью переменного тока, вызванная удаленна» коротким зедахангем (к.з.), ложным срабатыванием зениты, ошибкой персонала а т.п.' Инверторы при зтея иогут сохранить коммутационную устойчивость, т.к. нх система управления, питающиеся, кал правило, от высоконадежных источников, остаются в работе, а коммутация венгилзй . поддергивается за счет напряжений на конденсаторах ФКУ. В конденсаторы ФКУ поступают токи всех работающих инверторов. Поэтому напряжения на них быстро возрастают. В салу чисто емкостного характера нагрузки инверторов их противо э.д.с. становятся равннш нулю, и канал ВДЕТ переходит в реяим к.з. Суммарный ток инверторов нарастает до тока коллективного к.з. канала, который по ряду оценок приблизительно в два раза больше тока рабочего резшма. Соответственно, напряжения на конденсаторах могут увеличиться до 3*5 кратной величины.

Важной особенностью возникающих перенапряжений является их высокое рнер^бодержание, что не позволяет использовать для зззи-

?

тц от них нелинейные ограничители перенапряжений (01Ш). Обзор других яввэокшх споообов заветы, которые могут быть приманены в данной аварийной оитуация, покапал, что вое они предполагают остановку МГДГ.

Предложен новый способ защиты от перенапряжений при потере связи Ш1 о приемной сетью, позволявдий сохранить МГДГ в работе. Он состоит в том, что на время аварии организуется и.з. канала через пары автономный инвертор-выпрямитель, которые образуются вентильными. моотамн, имеющими магнитную связь через общий трансформатор. Дня этого одий моот а каждой паре ооСтветотвущим сдвигом управляющих ишульоов переводится в выпрямительный режим по отношению к другому шагу, выполняющему функции автономного инвертора. Создаются цепи циркуляции энергии МПДГ: канал-авзсиомный инвертор--влпрямитель-канал. В конденсаторы ФКУ поотупает лишь часть этой знергии, что к определяет снижение напряжений на них. После вос-отановлешся овяза о сетью ИЛ переводится в нормальный режим работа.

Для осуществления такого защитного режима (ЗР) ИП должна состоять из двухыостовах инверториых агрегатов, преобразовательные трансформаторы которых питают по одному вентильному мооту, как например, в двенадцатгаульоной охемо преобразования. Такая структура агрегата вполне согласуется о принятой для построения ИП. Однако инверторы о естественной коммутацией для работы в качестве автономных в рассматриваемо!» ЗР непригодны иа-за низкой коммутационной устойчивости.

Вторая глава поовяцэна выбору охемы, определение номинальных параметров к оценке основных характеристик преобразователя, способного при осуществлении ЗР выполнять функции автономного инвертора и имеющего доотаточно хорошие энергетические показатели в рабочем режиме.

Сравнительный анализ преобразователей, которые рассматривались как перспективные для МГДГ, показал, что предпочтительным решением является применение инвертора с параллельными конденсаторами на вентильной стороне трансформатора (параллельного инвертора'» при частичном сохранении ФКУ на общих шинах ИП.

В качестве номинальных параметров параллельного инвертора приняты такие, которые соответствуют минимальной удельной суммарной мощности конденсаторов на вентильной и сетевой (в составе 1КУ) сторонах трансформатора. Рассчитана зависимость суммарной удельной модности конденсаторе* ( ¿с¿а" ^ параллельного инвертора от

относительной инвертируемой »одностз Р<4 птя ус,.:эишх полной компенсации реактивной мощности п внеамх гармотак и сохранении угла serraca коммутационной устойчивости Ь --'-й'Ьл. Для каждом зиечения P<f указанные условия обеспечивались гр;: млнамажьпой удальной ыс:;-ноота конденсаторов соотБягатвущш.? подбором угла управ-

ления р и относительных емкостных сопротЕВДэклй дондснсаторои па сетевой { Хс, ) к вентильной ( Хеа ) сторонах трансфокатора. Получошшя зависимость ( РЯ* ) приведена на рис. 1(крив.зл1).

Она смеет минимум приблизительно d точно с координатами Р* =

ри базисных величинах: Uff-Us/i- ашянтуда линейного ий-пряжения на сторона вентильного uoera;

Л^ а X - разное индуктивное сопротивланиэ рассеяния, праводак-HO0 к вентильной сторона трансфокатора; Is^ ^Sigi S^Ufls ), Этой точке также соответствуют: иявсртнруомыЗ ток У) ; нап-

ряженке моста U<f=0,93 ;J, -аОсэл.;Х<£«2б Ш,Х*1 = Ю . Указанные параметры являются оптныалыаш по критерия Sc уЭmir» а выбрана в качестве нокивалышх при даиьнейют оценках характеристик пе-раллелыюго инвертора в рабочем режимо й рос<Иотсх показателей ЗР.

IIa рис. I приведена также зависимость ) ляя инверто-

ра с естественной коммутацией, кмещого фку ка сетевой стороне трансформатора (пряиая 2). Сопоставление зависимостей I и 2 показывает, что использование параллельного инвертора становится оп-рввдакным по показателя • когда Pjj 50,12.- У параллельного инвертора снижается удельная мощность трансформатора (например, при P(f~~ 0}i3 ~ приблизительно на 20$), существенно повщается коммутационная устойчивость при снижения сетевого напряжения и увеличении нагрузки особенно в области ышшх углов управления J3> .свойственных номинальному режиму. Преимущества параллельного инве;>-тора проявляются такяе в энергетических характеристиках при регулировании на постоянство тока.

В третьей главе рассыотрон установигяийся ЗР работы двугшосотового иыверторного агрегата.

Во времени ЗР может быть разделен на следующие интервалы:

1. пореходией процесс, вызванный отгиюченпоы сети (до начала перевода агрегата в ЗР);

2. переходный процесс от начала перевода агрегата в ЗР до установившегося режима, когда заканчиваются быстротечные в сравнении с процессами в канале злекгромагнитиле процеоси;

3. установившийся ЗР;

4. восстановление связи ИЛ с сетью;

5. перевод Ш1 в работай реалы,

ila всех интервалах ЗР перошшрягзкш ястекн битъ ограничены допустимыми для электротэхшчаского-оборудсзасшя ввягошямв, В xs-чествэ допустимых пришли такие уровни игрешаряяакай, при которых токовые воздействия на ОШ, шбраи«:э по датам, расчэтлш для ипх ситуации, не превосходя? но.ршроышж, Перенапряжения, воэ-шшавдиэ при отключении сати и ооущз ctowhcc BP, по воздаЗст;«!» па ОПН разделяются на кратковременные ( - 0,01с) - в иервжяшоь процессе и длителышз (^Ic) - в уотановгаземся ЗР. По vheoesj рактерястахсм 0ПН определены допусгаииэ кра-люсте (по о; нгиегиЕ к максимальному напряжению поминального ренякз) пврэвапряженай: ври длительности до 0,01с - 2, при дай тельное п: до 1с - 1,65. Они ориентировочно показывают те уровня, воторымз должш быть огранйчени перенапряжения при осуществления ЗР.

Обязательным условием сохранения работоспособности инвертор-еых агрегатов в зр является обеспеченна коммутационной устойчивости вентильных мостов, выполняющих функции автономных инвертеров. Для решения этой задачи необходима установка параллельных конденсаторов на выводах хотя бы одного вентильного моста в кездом агрегате. Поэтому сначала проведены исследования ЗР в несимметричном инворгорном агрегате, в котором параллельные конденсатора устанавливаются иа стороне только одной вентильной обмотке, а таете на стороне сета в состава ФКУ.

Лля выявления закономерностей, СБязьшаютх параметры инвер-торного агрегата и показатели ЗР, выполнены расчета по первой гармонике в схеме аанещения (рис.2) при обычно принимаемых допущениях: активные сопротивления цепей пораненного тока равна ку.гш, инвертируемый ток идеально сглахеп. Основные показатели ЗР при подключении мостов к разным участкам канала описываются в относительных единицах еле лущима выракенняет:

Ш* СП

lysine, х * - <2>

о V Un/Ide ^

=агсц : ^

db = агс tg -=--sin© -• C ;

г.* Xc*t Xc*_ . ^ л ,

Здесь: Яэ = ¡f2 J.1 - угол

сдгага между векторами токов в фазах инвзртора я выпрямителя^ 0О-уют сдгага тапульсов управления выпрямителя относительно пмпуль-ооа инвертора), угол перекрытия выпрямителя.

Работа отгоэрторного агрегата в ЗР возможна при ооблвдепта уоловяй! ¡у _ а ^ _

би ; ^ 0 , с в)

гдэ$тГ«- У1^» необходима длл восстановления запнравдей споооб-ноотя вентилей.

В предельной случае ¿ГтГп =0 условие (5) выполняется при ооотпо-

Для снижения папрязений в ЗР угол 0 должен быть минимальным. Однако условиями 16) и (7) угол 0 связан с величинами Хс* и

и отношением 1<1 и/4 I . Значения Хс» н Хе£ определяются в пор* "В

аул очзрояь требованиями номинального режима, и изменять их в широких пределах нецелесообразно. Отношение трудно прогнозировать,т.к. оно зависит от электрических параметров канала, реглета его работы и т.п. Расчеты показывают,что работа агрегата в ЗР с приемлемыми напряжениями при 1>эсли используются только параллельные конденсатора, невозможна. Нужно либо устанавливать дополнительно последовательные конденсаторы, либо сделать ЗР независимым от соотношения тоноа Гс}м ;т 1 с| а .

Второй способ предпочтителен , т.к. легко реализуется последовательным соединением вентильных мостов, когда = ^ при любых параметрах канала. Выражения для определения углов би и ©¿В в этом случав пряникам вид: „

сЛ^О-гсЦ ~ Хс 1Хс£ (3)

После подстановки в уравнения (8) и (9) выбранных значения Хс* и находится минимальное значение угла 0 , удовлетворяющее условие (5), причем возможны два предельных случая:

1. ¿>игО№|'п приема

2.Ы&-0 при 6"и 1П ' А

Расчеты показывают, что для несимметричного агрегата при Хс* а Хс£ , сооткзтствунцих области выполняется второе услп-

вив. Это обстоятельство позволяет устанавливать ЗР достаточно просто: вентили моста, работающего выпрямителем, включаются в моменты юс естественного отпирания. Расчеты в эксперименты показали, что уровни перенапряжений в т^коы ЗР находятся в допустимых пределах. Так, приХсг =10 и 1а '^¿н - прогнозируемой кратности суммарного тока к.з. канала, перенапракения достигают величины а запас коммутационной устойчивости 13°ал.

Несимметричное построение агрегата непригодно дам использования в двенадвдтипульсной схеме, т.к. при это» ухудшаютоя энергетические показатели, затрудняется регулирование и т.п. Поэтому целесообразно использовать агрегаты с параллельными конденсаторами на выводах обоих вентильных мостов.

Основные параметры ЗР для симметричного агрегата рассчитаны по схеме замещения рас.З. Они при Хс^^Хс^^Х^описнваются следующими выражениями:

би^ачсЦ -, (и)

Здесь: ^ _Х<$Хс£ у_

Поскольку при симметричной структуре инверторного агрегата &и=С^в> ЗР =0 становится невозможным. Необходимо устанавливать ЗР о таким Фазовым одвигои ©0 между импульсами управления выпрми-теля и инвертора, который обеспечивает 6ц~6тит.Эги значения в л рассчитаны по уравнениям (Ю)-Ш): прии Хс*иХс^, близких к оптимальным по условию 6с ^5 ©о в 60°эл. Раочв-ты покавали, что работоспособность симметричного инверторного агрегата в ЗР также может быть обеспечена с минимально необходимой дм номинального режима в уровни перенапряжений при этом

близки к допустимым. Например, при Хс* =10 , 1сР" =21ан и & = «■15°зм» кратность перенапряжений соотавяяет величину Г.бЛЗц.

Четвертая глава посвящена анализу динамических процессов, связанных с отключением инверторнзго агрегата от сети и переводом его в ЗР к обратно, а также особенностям ЗР в многоинверторной системе.

Исследования на физической и цифровс» моделях и подробный сводка в однолинейной схеме замещения показали, что в переходном

процессе, внзэтшемом отключением инвзртортгого агрегата от сети, возникают искажения напряжений на конденсаторах. Эти искажения становятся причиной существенных перенапряжений и снижения углов запаса 6*. Искажения напряжений проявляются в виде гармонических колебаний, определяемых свободной составляющей, и в виде смещений относительно нулевых значений, обусловленных переключением кон-допсаторов от источника э.д.с. к источнику тока. Вследствие слабого затухания эти сизщзнял напряжений можно рассматривает как постоянные сосгавлящно. Изменение линейных напряжений параллельного инвертора при отключения его от сети иллюстрирует ряс. 4.

Установлено, что главную роль как п перенапряжениях, ток и в снижении углов запаса играют постоянные составляющие.

Возникновение постоянной составляющей напряжения на конденсаторе и оказываемое с» влияние на в сличит первнапряяеиаЯ и угла запаса поясняет рас.5, но котором: ©а -э.д.с. сети; 1Дс%-напряжение на конденсаторе при работе инвертора на сеть; 1м - ток в Фазе маета;Цсцр4исперто" принужденная составлялся, полное напряжение и постоянная составляющая напряжения на конденсаторе после отключения инвертора о? сети; "С о -момент отключения сети.

Заявлены следующие важные закономерности в протекании переходного процесса: величина постоянной составляющей а каждой фаза зависит от момента отключения сети, по на наибольшее ее значение безотносительно к определенной фазе момент1 отключения влияет мало ¡возрастание напряжений на конденсаторах из-за постоянной составляемой становится максимальный приблизительно через периода, а угол запаса 6" - минимальным приблизительно через период основной частоты после отключения сети; уровень перенапряжений гавясиг от величин Хс* и Хс* п при некоторых их значениях значительно превышает допустимый; тем значениям и Хс* , при которых перенапряжения минимальны, соответствует максимальное снижение углов-б ; оптимальные для номинального режима соотношения Хс* и Хс1 приблизительно соответствуют компромиссному сочетанию уровня перенапряжений и снижения углов запаса.

В результате анализа перечисленных факторов определен оптимальный порядок перевода агрегата в ЗР: перевод осуществляется в начале того интервала переходного процесса, где амплитуда и длительности полуволн напряжений увеличили из-за несимметрки; вентиля выпрямителя включаются в моменты их естественного отпирания, т.о. при0<£=0. Таким образом. в первую очередь включается те по-нтпля, напряжения на которых вине, а времена их проводящего состояния будут определяться длительностью полуволн линейных нгшря- ■

копий. Это приводит к быстрой? обросу знергли конденсаторов и уменьшению неспишатрии напряжений на шх. К тому времени, когда происходят снижение углов Он ив-sa лвсигшегрпи па пряхе тай, она уыо-ньштся, и суммарное снижение углов 6 м вследствие несиммэтрии напряжений a перевода агрегата s ЗР не будет критическим. Поскольку у епшетричпого агрегата установншпйся ЗР coíat=0 невозможен, управление выпрямителем с oí а =0 осуществляется лишь в течение времени, необходимого для с нетенил несимметрии напряжений на конденсаторах до величины, не вызывающей срыв коммутация вентилей инвертора. Продолжительность интервала, когда выпрямитель управляется с о<0 =0,определено эмпирически. Она равна приблизительно 0,004*0,005с. Затем угол оСь долгзн быть увеличен дооСь =Х30>/|,

Блок-схема устройства, реализующего этот алгоритм перевода агрегата в ЗР, представлена на рис. 6. Здесь обозначены: СП и СУ2 -системы управления мостами "ií" а "В" -инвертором и выпрямителем; З-защита, отключившая выключатель ВС связи ИП с сетью и являющаяся пусковым органом перевода агрегата в ЗР; ^РСУ-Фазосдви-гйицее устройство СУ2; ФИ~ формирователь импульсов СУ2; К-ксмпа-ратор, задаюздй угол управления о*, & выпрямителя.

Принятый способ перевода инверторного агрегата в ЗР позволяет ограничить уровень перенапряжений в переходном процессе допус-ïwjo2 величиной, если номинальные параметры агрегата близки к оптимальным по mín • Эффективность способа подтверждена расчетами на математической я экспериментами на физической моделях. На рис. 7 показано изменение линейных напряжений в процессе перевода инверторного агрегата в ЗР. Кривые рассчитаны на математической модели.

Восстановление работы инверторшгх агрегатов на сеть серьезных трудностей не вызывает, однако, при этом должны быть учтены следующие обстоятельства: напряжения на конденсаторах, установившиеся в ЗР, будут отличаться'от сетевых по величине и фазе; в ЗР агрегаты работают с токами, соотвегствупцимн токам н.э. участков канала МГДГ, которые у отдельных агрегатов могут превышать номинальные в несколько раз. Исследования показали, что проблема сохранения работоспособности преобразователей при включении сетевого напряжения связана не столько с возникновением переходного прютс^а из-за несовпадения напряжений, сколько с возможным нарушениеv р момент включения_сети предельного по условию коммутационно уст -;t-чнвоста соотношения мезду углями JS и токами инвертор»,что v< привести к 'ИХ "опрскидлванпю". Го избежание этого углч y:nv"V! ч :"»

» • • + \ ' * : :

ила AllCn Д. \ \. * * V Jf-Л /Л \ N ' ' :

и Une U¿ * zw * у» Ч • J\lJ\l. v • Y L \ o,oo ifc£c.a,< - itï . ■/M ; 7 \ <У\\/Л :

[0,004c tet-o^' ялв ' i -—— 0,02c. i

рпо.7

Ц-L_J ^ЧЛЛr-Xs^/-^ f Л Л^Л /"""^lJI Г*

V - S.-v-N-V.-N'N-S-V

-г—

îr,i ^ ^^ *

V üJVfV, p , v / л/У\, v-'W ^

!

¡ Лх/"

■UAi> 9 • VV4.\\\ •J

и

Рис.8

инверторов одновременно о включением сетевого напряжения должны бить увеличены, например, до =90° э л . Углы управления мостов, работотшс в ЗР выпрямителями, также должны быть измопонн до

р =90° эл . , т.к. в противном случае токи агрегатов будут возрастать.

Включение агрегата на сеть после ЗР я перевод его в нормальны! режим работы иллюстрирует осциллограмма на рис. 8, получанная на физической модели.

Здесь Ни -переменное напряжение ил выводах инвертора (фазное), 1ЬмгиЬь,1Вь-папряжения и топ вентилей инвертора и выпрямителя, Ь сети - ток агрегата, выдаваемый в сеть.

В многоинверторной системе взаимовлияние агрегатов создает некоторые особенности в протекании ЗР по сравнению с теми условиями, которые определены для отдельного агрегата. Установлено, что наиболее сильное взаимовлияние имеет место через общие иины переменного тока. За счет этой взаимосвязи перемешше напряяения агрегатов в ЗР оказываются одинаковыми и пропорциональными суммарному току агрегатов, т.е. току. к.з. канала МЩ\ Установившийся ток к.з. канала приблизительно в два раза превосходит суммарный ток поминального режима, в то время как тот отдельных агрегатов в ЗР могут быть существенно больше. Б переходном процессе при отключении сети, если агрегаты до этого работали с разными параметрами, порензщшегаш тайке усредняются. Взаимовлияние агрегатов в много-тгоорторяоЯ системе сказывается в основном благоприятно на характеристиках ЗР.

В заключении привздеш основные результата диссертационной работ:

1. Предложен способ запит« Щ оференапргасний, возникающих при исчезновении связи Ш1 с сетью. Этот способ заключается в организации на время аварии короткого замыкания канала МГДГ чероз пары автономный инвертор-выпрямитель, функции которых виполия-ют преобразователи Ш. Такой ЗР позволяет ограничить перенапря-яоние допустимым уровнем и сохранить МГДГ в работе,

2. Определены структура и параметры инверторного агрегата, позволяющие реализовать предложенный способ и обеспечиващий высокие энергетические показатели ИП в рабочем режиме. Агрегат выполняется двугаостовым на базе параллельных инверторов. Для исключения влияния параметров канала на работоспособность агрегата в ЗР мосты соединяются последовательно.

3. Получены упрощенные выражения, связнвзшгло параметры агрегата

в установившемся ЗР. Они позволяют проводить инженерные расчеты основных показателей ЗР.

4. Проведены исследования переходного процесса, вызванного отключением ИП от сети. Установлено, что при этом происходит искажение напряжений на конденсаторах, вьгзывавдэе значительные перенапряжения и снижение углов вапаса.

5. Разработан алгоритм перевода агрегата в ЗР, который учитывает характер переходного процесса: быстрое ограничение перенапряжений достигается при первоначальном естественном отпирании вентилей выпрямителя, а впоследствии вводится такой угол задержки их включения, который обеспечивает необходимый sanac коммутационной устойчивости инвертора.

6. Определен порядок перевода агрегата в рабочий режим при восстановлении связи ИП о оетью: для сохранения устойчивости инверторов- необходимо к моменту подключения их к сети увеличить углы управления до 90°аЛ.

7. Проведены исследования ЗР в многоинверторной структуре. Уотв- . новлено, что взаимовлияние инверторов сказывается в основном положительно на протекании ЗР. ,■ • -Основные-положения диссертации опубликованы в следующих ра' ботах:

Т. Анализ и экспериментальное исследование схем и режимов мойных j МГД генераторов /Антонов Б.М., Королев В.К., Лабунцов В.А. к | др. // УГП международная конф. по МЩ преобразованию энергии: ' Сб.докл. - М., Наука, 1983.-Т.2, - C.I96-I99. !

2. Антонов Б.М., Королев В.К., Лабунцов В.А. Исследование ведо- j Мых сетью инверторов при комбинированном включении коммутирую- | щих конденсаторов //Силовая полупроводниковая техника и ее при-* менение в народном хозяйстве: Тез. докл. УII1-й всесоюз.науч. ! -технич. кокф. - М., Информэлектро, 1985. -С.42-43. • '

3. Антонов Б.М., Королев В.К., Ласкин В.В. Исследование средствами программы ЭЛТРАБ системы нагружения многополюсного источника тока //Применение вычислительной техники для исследования и автоматизации проектирований преобразователей: Тез.докл. III всесоюз.науч.-техн.совещ. -М., Информэлектро, 1989. -

- С.75-7?.

4. Разработка полупроводниковых преобразователей для пф^кткв-ных систем нёгружения промнилонн.тх МГД генераторов /Антонов Б.К. .Королев В.К., ¿йЗуздоз S.A. и др. // 1У. кетцукар. ксн$. по МГ1 преобразованию энергии: Сб.докл.- ЯпсШ'.я, Исуку-

da, 1986.-Г.3.-С.Т282-1291- из англ.язнхэ.

5. Ксолвдотиио переходных прсцооооп в нняорториой систем»

i/ГДЗС/ Докарчлн К.С., Лдбунцов В.А., Антонов Б.и. .Королев В.К. и др. // III сопетско-асотролийское соеэпкшио по современной технологи иопользоезнпя в энергетика ископаемого топлива: Сб.докл.-Авагра®«!, Сидней, 19ВЭ.-С.Д.5.Т.-Д.5.14- на англ. языка.

S. A.c. 610035 СССР, глки II 02К44/08. Инвертор для мэшятогядро-дднамнтеского гсшраторз /Б.М.Антонов, В.К.Кормов, П.Г>."о-рабшшилш и др. (СССР).- Sc.ал.

7. A.c. 1064340 СССР, ЖИ Н 02 Н 7/122. Способ защиты инверторов системы нагругешя кзпштогидродштмяческого генератора и ус- ' тройство для его осуществления /Б.М.Антонов, В.И.Ковбаст, В.К.Королев, В.А.Лаблщов (СССР). - По. ил.

8. A.c. II82973 СССР. МКИ Н 02 Н 7/122. Способ загтти снстеин пагр'ужения канала кагнитогидродинамического генератора от пе-ренапрязений /Б.М.Антонов, В.К.Королев (СССР).-8с.

9. A.c. 1297682 СССР, МКИ Н 02 Н 7/122. Устройство для защиты ' системи пагруженпя канала магнитогидродянамического генератора от перенапряжений при аварийном отключений общих якн от пp0^•шдeшI0Й электросети / Б.М.Антонов,- В.К.Короле? (СССР1*.-- 6о. ил.

10.' A.c. I47I9I9 СССР. Ш Н 02 Н 7/Г22..Устройство идя запиты системы нагруяения канала кагаитогидродинамического хенерато-ра от перенапряжений при аварийном отключения общих rami от промышленной электросети /Б.М.Антонов, В.К.Королев (СССР).- 6с. ил.

tlOWW «»г, К П--Ч1Ш /

_________Г|""* /00 з.к„

Типография .4 "9)1, И