ВКР (1231544), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

1.3 СРАВНЕНИЕ С АНАЛОГАМИ ПО КЛЮЧЕВЫМ ПАРАМЕТРАМ. ВЫВОДЫ О НАЛИЧИИ ПРЕИМУЩЕСТВ И НЕДОСТАТКОВ ПРОЕКТА ПО СРАВНЕНИЮ С АНАЛОГАМИ

По сравнению с аналогами представленное устройство обладает более высокими энергетическими, массогабаритными и ценовыми показателями за счет того, что стабилизация напряжения достигается двумя полупроводниковыми ключами (IGBT – транзисторы) с простой системой управления СУ.

Отличительной особенностью системы автоматического регулирования трехфазного напряжения силового трансформатора 6/0,4 кВ в составе предприятия является точная стабилизация напряжения на входе и выходе трансформаторных подстанций, улучшенные массогабаритные показатели и быстродействие. Кроме этого, применение вольтодобавочного трансформатора с транзисторным управлением позволяет регулировать не всю энергию подстанции, а только ее часть, пропорциональную диапазону регулирования. В связи с этим, предлагаемое устройство выполняется не на полную мощность подстанции, а только на указанную часть. Это позволяет улучшить массогабаритные показатели при снижении стоимости устройства. Наконец, преимуществами предполагаемого устройства являются высокое быстродействие, улучшенная форма входного тока и выходного напряжения.

Принцип действия представленного в проекте устройства основан на чередовании режима вольтоприбавления с дроссельным режимом, при этом при переходе из одного режима в другой наблюдается эффект плавно меняющейся глубины модуляции, что улучшает гармонический состав выходного напряжения по сравнению с известными способами импульсного регулирования переменного напряжения.

В устройстве применены блоки коррекции тока в силовых трансформаторах и в сети и напряжения у потребителей. В процессе стабилизации напряжения эти блоки создает антиискажения, которые обеспечивают синусоидальность форм кривых тока и напряжения на входе трансформаторной подстанции.

2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА 6/0,4 кВ
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Сущность предлагаемого технического решения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемой к нему схемой, где на рисунке – 2.1 представлена функциональная схема устройства.

Рисунок 2.1 - Функциональная схема системы автоматического регулирования трехфазного напряжения силовых трансформаторов 6/0,4 кВ в составе предприятия.

Предприятие имеет силовой трансформатор 1 основной подстанции, силовой трансформатор 2 дополнительной подстанции, предназначенной, например, для собственных нужд, основной 17 и дополнительный 18 электронагреватели, нагрузку 20 основной подстанции, к которой относятся наиболее критичные к качеству напряжению потребители, нагрузку 21 дополнительной подстанции, имеющая менее критичные к качеству напряжения потребители, сеть 19 (выделено серым цветом).

Устройство содержит вольтодобавочный трансформатор 16, первый 3 и второй 4 трехфазные диодные мосты, в диагональ которых включены ключи с системой управления 5, датчик отклонения напряжения 15 нагрузки. Также в состав устройства входит блок конденсаторов фильтра (БФК) 22 пофазно параллельно подключен к первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора 16, блок компенсирующих конденсаторов (БКК) 23 подключен к сети, а блок фильтро-компенсирующих конденсаторов (БФКК) 24 подключен к нагрузке силового трансформатора 2 дополнительной подстанции.

Работу системы управления с двухподдиапазонным широтно-импульсным регулированием поясняет рисунок - 2.2. Здесь 1 – опорное треугольное напряжение, 2 – треугольное напряжение с положительным смещением, 3 – треугольное напряжение с отрицательным смещением, 4 – импульсы управления для первого транзистора, 5 – импульсы управления для второго транзистора, U_у – напряжение управления, которое в первом поддиапазоне I положительное U_у1>0, а во втором поддиапазоне II отрицательное U_у2<0 (рисунок 2.2). При сигнале управления равном нулю U_у0=0 первый транзистор полностью выключен, а второй транзистор полностью включен (режим номинального напряжения).

I – первый поддиапазон при U_у1>0

II – второй поддиапазон при U_у2<0

Рисунок 2.2 - Временные диаграммы системы управления

Положительное и отрицательное напряжение смещения Uсм с двухполярного источника напряжения смещения 11 (Рисунок 2.1) складывается с высокочастотным треугольным напряжением при помощи сумматоров 7 и 8, при этом величина напряжения смещения задается не меньше амплитуды переменного треугольного напряжения высокочастотного генератора, создавая, тем самым, два треугольных напряжения - положительное и отрицательное.

На первом компараторе 9 положительное треугольное напряжение, а на втором компараторе 10 отрицательное треугольное напряжение сравниваются с общим напряжением управления Uу, которое через интегратор 12 подается с выхода датчика отклонения напряжения 15. На выходах первого и второго однополярных компараторов 9 и 10 формируются широкие однополярные импульсы управления, которые через выходные каскады с усилителями мощности и элементами гальванической развязки подаются соответственно на первый и второй трехфазные ключи 3 и 4.

Два поддиапазона регулирования расположены между следующими уровнями напряжения:

- максимальная вольтодобавка. Этот уровень напряжения задается коэффициентом трансформации ВДТ и при минимальном напряжении в сети и номинальной нагрузке силовых трансформаторов и обеспечивает номинальное напряжение у потребителей предприятия. Уровень максимальной вольтодобавки задается при непрерывно включенном первом трехфазном ключе;

- промежуточный (номинальный) уровень напряжения. Задается сопротивлением первого электронагревательного элемента дополнительного электронагревателя 18 (Рис. 1) и характеризуется тем, что при номинальном напряжении в сети и номинальной нагрузке и обеспечивает номинальное напряжение у потребителей предприятия. Он задается при полностью выключенном первом трехфазном ключе и непрерывно включенном втором трехфазном ключе;

- максимальная вольтоотбавка. Задается суммарным сопротивлением первого и второго электронагревательных элементов дополнительного электронагревателя 18 и при максимальном напряжении в сети и номинальной нагрузке и обеспечивает номинальное напряжение у потребителей предприятия. Уровень максимальной вольтоотбавки задается при полностью выключенных первом и втором трехфазных ключах.

При максимально пониженном напряжении в сети система управления СУ подает непрерывные управляющие импульсы на первый и второй трехфазные ключи, включается только первый ключ и ВДТ повышает напряжение на входе силовых трансформаторов и на их нагрузках до заданного, например номинального, уровня за счет наведения на первичной обмотке ВДТ ЭДС, синфазную с напряжением нагрузки. В этом режиме дополнительный электронагреватель 18, его элементы и второй трехфазный ключ закорочены первым трехфазным ключом и обесточены, т.е. отключены.

При повышении напряжения в сети от максимально пониженного до номинального устройство уменьшает длительность проводящего состояния первого трехфазного ключа от периода коммутации до нуля и на интервалах его бестоковых пауз включается второй трехфазный ключ, вводя в цепь вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора ВДТ сопротивление первого электронагревательного элемента дополнительного электронагревателя. При таком способе реостатно-импульсного регулирования в первом поддиапазоне происходит плавное уменьшение напряжения вольтодобавки от максимального до промежуточного (номинального) уровня.

При дальнейшем повышении напряжения в сети от номинального до максимально повышенного уровня устройство, при выключенном первом трехфазном ключе, уменьшает длительность проводящего состояния второго трехфазного ключа от периода коммутации до нуля и на интервалах его бестоковых пауз вводит в цепь вторичной обмотки ВДТ суммарное сопротивление первого и второго электронагревательных элементов дополнительного электронагревателя. Таким образом, в цепи вторичной обмотки ВДТ с частотой коммутации чередуется включение то одного, то двух сопротивлений. При этом способе во втором поддиапазоне происходит плавное уменьшение напряжения вольтодобавки от промежуточного (номинального) до минимального уровня.

Дополнительный нагревательный элемент 18 в режиме полной вольтоотбавки устраняет дроссельный режим вольтодобавочного трансформатора ВДТ и выполняет роль защиты трехфазных ключей от перенапряжений.

3 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СИЛОВОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ СИЛОВОГО
ТРАНСФОРМАТОРА 6/0,4 Кв

Опираясь на функциональную схему устройства (рисунок - 2.1) была разработана принципиальная трехфазная схема.

На рисунке 3.1 представлена принципиальная силовая схема устройства в составе двух трансформаторов предприятия.

Рисунок 3.1 - Принципиальная силовая схема устройства в составе двух трансформаторов предприятия

На рисунке отмечены СТ1 - силовой трансформатор основной подстанции, СТ2 - силовой трансформатор дополнительной подстанции, Z1 - наиболее критичные к качеству напряжения потребители, Z2 - менее критичные к качеству напряжения потребители, ЭН1 - основной электронагреватель, ЭН2 - дополнительный электронагреватель, ДМ1 и ДМ2 - диодные мосты, T1 и T2 - транзисторы ключи, ВДТ - вольтодобавочный трансформатор, БФК - блок фильтрующих конденсаторов, БФКК - блок фильтрокомпенсирующих конденсаторов.

4 РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СИЛОВОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 6/0,4 кВ

Приведем расчет элементов устройства. Эти параметры потребуются в дальнейшем при моделировании.

Т-образная схема замещения трансформатора изображена на рисунке 4.1. Для силового трансформатора главной подстанции параметры имеют индекс ‘г’, для силового трансформатора дополнительной подстанции параметры имеют индекс ‘д’, для вольтодобавочного трансформатора - ‘в’.

Рисунок 4.1 – Т-образная схема замещения трансформатора

Мощность силового трансформатора главной подстанции должна быть равной 1000 кВА. В качестве его выбираем трансформатор ТМВ-1000/10-90Y1, со следующими параметрами:

- линейное номинальное напряжение первичной обмотки U_Г1Н, кВ 6

- линейное номинальное напряжение вторичной обмотки U_Г2Н, В 400

- потери холостого хода Р_ГХ, кВт 1,5

- потери короткого замыкания Р_ГК, кВт 10,5 - напряжение короткого замыкания u_ГК, % 5,5

- ток холостого хода i_ГХ, % 3;

- полная номинальная входная мощность S_ГН, МВА 1

Коэффициент трансформации

Полная фазная мощность

Первичное фазное напряжение

Вторичное фазное напряжение

Первичный фазный ток

Вторичный фазный ток

Фазная мощность холостого хода

Фазная мощность короткого замыкания

Для определения сопротивления обмоток трансформатора Z_Г1, Z_Г2 проводят опыт короткого замыкания.

Фазное напряжение короткого замыкания

Сопротивление короткого замыкания

Сопротивление первичной обмотки

Сопротивление вторичной обмотки

Характеристики

Список файлов ВКР