Анализ сетевого тока в схемах двадцатичетырехпульсных управляемых выпрямителей

Abstract

Основная часть электроэнергии потребляется в преобразованном виде и применение схем полупроводниковых преобразователей для получения заданных параметров нагрузки увеличивается. В рамках энергосбережения повышаются требования к качеству полупроводниковых преобразователей, их влиянию на питающую сеть, нагрузку и смежных потребителей. Для преобразования переменного напряжения в постоянное широко используются схемы, выполненные на базе однооперационных тиристоров. Их существенным недостатком является плохая электромагнитная совместимость с питающей сетью. Для ее улучшения и повышения коэффициента полезного действия применяют многопульсные схемы выпрямителей. При большой мощности нагрузки, а также, когда предъявляются особые требования к гармоническому составу выходного напряжения и потребляемого из сети тока, могут использоваться двадцатичетырехпульсные схемы управляемых выпрямителей, которые позволяют снизить потери электроэнергии не только в выпрямителях, но и в питающих сетях и смежных потребителях за счет снижения влияния искажений на качественные характеристики сетей со стороны нелинейной нагрузки, которой является выпрямитель. Пропорционально увеличению пульсности выпрямленного напряжения снижаются массогабаритные и стоимостные показатели сглаживающих фильтров в сетях постоянного тока. В данной работе выполнено компьютерное моделирование симметричной и асимметричной схем двадцатичетырехпульсных управляемых выпрямителей. Анализ результатов моделирования показал, что при одинаковом числе пульсаций в выходном напряжении и полной симметрии схем с точки зрения нагрузки, формы кривых сетевых токов различаются. При проведении виртуального эксперимента стало очевидно, что для асимметричной схемы амплитуды высших гармоник во всем диапазоне изменения углов управления стабильно ниже амплитуд гармоник для симметричной схемы и асимметричная схема является перспективной для применения на практике, не смотря на необходимость использования двух разно-типных структур трансформаторов.

The main part of the electric power is consumed in a transformed form and the use of semiconductor converter circuits for obtaining the specified parameters of the load increases. As part of energy savings, the requir ements for the quality of semicon-ductor converters, their impact on the supply network, the load and related consumers are increasing. To convert AC voltage to DC widely used circuits, made on the basis of single-operation thyristors. Their significant drawback is poor electromagnetic compatibility with the supply network. To improve it and increase its efficiency, multi-pulse rectifier circuits are used. With a high load power, as well as when special requirements are imposed on the harmonic composition of the output voltage and current consumed from the network, twenty-four-pulse controlled rectifier circuits can be used, which can reduce power losses not only in rectifiers, but also in power supply networks and adjacent consumers due to reducing the effect of distortion on the quality characteristics of networks from the non-linear load, which is the rectifier. In proportion to the increase in the pulsation of the rectified voltage, the weight and size and cost parameters of the smoothing filters in DC networks are reduced. In this paper, a computer simulation of the symmetric and asymmetric circuits of twenty-four-pulse controlled rectifiers was performed. Analysis of the simulation results showed that with the same number of ripples in the output voltage and full symmetry of the circuits in terms of load, the shapes of the network current curves are different. When conducting a virtual experiment, it became obvious that for an asymmetric scheme the amplitudes of higher harmonics in the entire range of control angles are consistently lower than the amplitudes of harmonics for a symmetric scheme and the asymmetric scheme is promising for practical use, despite the need to use two different types of transformers.