Введение к работе
Актуальность работы. Повышение технологического уровня производства связано с созданием и внедрением в производство принпипи1-алъно новой техники и материалов, прогрессивках технологий, что сопровождается увеличение)! потребления электроэнергии в преобразованном виде. В зтой связи вог-ное значение приобретают задачи улуч-оения энергетически/, показателей преобразовательных устройств и создания эффективных комплексов па их основе, предназначенных для работы в системах ялектроензбкенпя проваленных предприятия на повышенных частотах, так как их реаенпе з конечном итоге связано с повышением О'іфективности производства.
0с!!ОЕ!!-і.'и гидом трехфазной иоховоП нагрузки, питавшейся от источников пешиеппой частоты, является двигательная нагрузка, мок-трзсіїпбдепііБ которое Г) настоящее время осуцествляется, как правило, пнднвпдуаліно на базе масніших или вытесняющих их полупровод- ( никозых преобразователей, для ряда магшнострентедьных производств характерно на лично больших групп высокоскоростных ас: іхрошшх дви~ гаїелсй. Примером могут служить двигатели главного де-п.ясния Еьугрн-члифопа.-.ышх станков в подшипниковой пречтленнссти.
елективним спссобсм построения' систем питания группоізой , двигательной нагрузки (ГЛН) является создание обчей сєін повышенной частоты на базе'тиристорних преобразователей частоти (ТПЧ) с нпн::ц звеном постоянного тока и инвертором- тока в анходном ззеф. Использование в'инверторной части- отдельного преобразователя схем со структурной нзбыточностьп мощности конденсаторной батареи (КБ) позволяет обеспечить коммутационную устойчивость инвертора з режиме короткого замикання (153) з нагрузке и добиться, високого качества кривой выходного напряжения при конденсаторно;*' суммировании гінход-ной мощности. Повышение з оптимальных пределах единичной нощіссти отдельного ТП'1 и включение их на параллелыгуп работу-позволяе? ос-^ Здавать гибкие тиристорний комплексы; давдие возможность Не только высвободить производственные плосади, уменьаитЬ затраты на обсяу-яивание н ремонты, земетно снизить уровни аумз на рабоїих нестал,,, но и существенно упучичть з эргстнческие и гксплуате«иэннчв характеристики цеховых сете? электроснабжения. D мветояпеё-вреяя еуй-марная потребная мощность отдельного предприятия, змяуск-иэзегт подгипники, составляет 5С0-І0С0 кВт в дивпчесне частот ЗСС-ШХ) .Гц. Нэ основании изложенного слел"ет, что рззреботйа и яссл^дэгя-ние ТІП и комплексов на их осноэе для гштччия ГДЯ является адтуалі-
ноя задачей, решение которой способствует повышению эффективности машиностроительного производства.
Целью работы является разработка и исследование TI14 на базе инверторов тока со структурной избыточностью модности КБ и комплекса на основе их/параллельного, включения, питающего ГДН.
Методика исследования, проведенных в диссертации, основана на использовании метода одного интервала в сочетании с блочним моделированием и метода основной гармоники на отапе предварительного выбора .элементов преобразователя. .
Для.удобства практического использования результаты диссертации представлены в виде графиков и таблиц. Правильность полученных результатов подтверждена экспериментально.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что:
- в классе инверторов тока выделен подкласс инверторов со
структурно!'! избыточностью реактивной'мощности КБ и предложена ме
тодика ее количественно!!'оценки, на основе которой разработана
комбинированная схема двухмостового инвертора с оптимальными пара
метрами суммарной батареи конденсаторов и о улучшенным гармоничс-
.--.1к составом виходкого напряжения;
разработана теория новой шшерторной схемы, позволяющая выявить основные со свойства и характеристики в установившихся и аварийных реянмах, а такие при двпгатслыю:-, характере нагрузки. Предложена и на примере дацпой схеньГреализована методика предварительного расчета установившегося режима двухмостовых бестранс-форматориых инверторов тока с многоэлсмептпой структурой КБ;
предложен подход к построению тиристорного комплекса пови-иенной частоты (ТК НЧ) на базе параллельно работающих преобразователей с звеном постоянного тока и разработанным вариантом яилор-торноіі части, основанный на варьировании их числа в зависимости от степени г>чгрузки выходной сети и позволяаций создавать аффективные системы питания ГДН;
выявлены зависимости распределения топов и напряжений между преобразователями частоты при их параллельной работе в составе тиристорного комплекса (ТК) как в статических, так и в динамических режимах, включающих перестройку силовой части комплекса;
разработаны способы реализации вариантов комплекса с варьи-рораняем числа преобразовательных агрегатов, учитывающие временной и коли)сстсонния фактор изменения нагрузки;
предлопенн варианты построении полелей ТК и ГДН, позволявшие победить числоннке эксперименты по исслелово"ив основных режимов
'(
работы комплекса, вклвчая аварийные.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в том; что:
в результате проведенных исследований стало возможным проектирование и создание надежных и эффективных тиристорних комплексов посизенной частоти для питания ГДН с инверторной часть» на основе параллельной работы инвертора с расщепленной КБ и поолвдова-тельно-пораллельного с улучшенным гармоническим ооставон выходного напряжения; (
дана рекомендация по выбору определявших параметров КБ в' инверторах тока с пестнэлементной ее структурой, являвщихсй базовыми при создании сетей повышенной частоты;
предложены новые схемы систем управления группой параллельно работающих преобразователей частоты, позволяющие создавать гибкие структуры систем питания, которые могут найти самостоятельное применение'в электроприводе постоянного тока.
ТК на базе трех агрегатов .суммарной мопнбетьв 600 кЗЛ, оо>с-печивапчий питание цеховой двигательной нагрузки, образованной главными приводи!*.! знутришлийовалышх станкоз, внедрен на 13-м Государственном Подшипниковом заводе. Годовой экянсмичезкий п?т*>о;ст от использования ТК ГИ составляет ')2,3 тис. рублей.
Материалы диссертационной работа использованы при г"Эзр~с"стко
и проектировании ТТН, прзд-газмзченннх' ~лл одиночной ггйсїи з гл-
чеотве систем питания участков виутриали^озяляїнх стпков о'диапа
зоне частот 300*1000 Гц, внедренных на 3-м Государственном Подгип--
никовоп заводе. " - .
Основные положения, дниосиние.на гапчту;-'1
-
методика 'количественной оцегтки структурной'нзйнточнестн рс; активной моаносги КБ в' выделенном подклассе инверторов тбка с вес-тиэлементноЯ ео структурой, на основе которой разработена комбинированная схема двухностозэго инвертора с ептннзлмшм'и параметрам суммарной КБ и с улучшенным гармоническим составом выходного напряжения;
-
теория новой инверторной схемы, позволявшая Рішить o^s-s-. ние ее саойстза и характеристики в установившихся tf'nepexosw* "?=-кимах, вклечая аваримчиг ситуация, а также при двигательном характера нагрузки, содерл;з5ея разрайоганнув методику предзасителыиг1? расчета установившегося ргхемз двухмостозых бсстраяе$орнаторних инверторов тока о многоэленгг.'т.чэЯ структуро.! КБ;
-
подход к лостраениа ТК НА на базе параллельно рабстегз^^
преобразователей со звеном постоянного тока и разработанным вари-» внтом инверторной чести, основанный на варьировании их числа в зависимости от степени загрузки выходной сети и позволяющий создавать эффективные системы питания ГНИ;
О конкретне способы эксплуатационной реализации вариантов ТК с варьированием'числа преобразовательных агрегатов, учитываа-щие временной и количественный фактор изменения нагрузки;
5) варианты построения моделей ТК иТДН, позволявшие проводить численные эксперименты по исследовании основных режимов работы комплекса, включая аварийные.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на:
- У Всесовзной научно-технической конференции "Автоматизация
новейлих элекгротехнологических процессов в машиностроении на ос
нове применения ППЧ с целью экономии материальных,.трудовых и
энергетических ресурсов", г. Уфа, I98't г.;
. - ГУ и У Всесоюзных научно-технических конференциях "Проблемы преобразовательной техники", г. Киев, 1587 г. и 1991 г.;
Всесоюзної] научно-технической конференции "Автоматизация г.^октротехнологических процессов в гибких производственных системах машиностроения на осново полупроводниковых преобразователей частоты", г. Уфа, D87 г.; ~
Всесоюзной ііаучно-техничес.кой_^рнференции "Энергетическая электроника..н.а.транспорте.",, г.. Севастополь,"1990 г.;
Всесоюзной-научно-технической.конференции "Проблеми энергосбережения в автономной электроэнергетике", г. Севастополь, 1391 г.; '
ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовского политехнического института в 1982 - 1ЭЭ1 годах.
Пуб* сации. По проведенным в диссертации исследованиям опуб
ликовано 20 научных работ, получено 12 авторских свидетельств на
изобретения. '
Структура и объем работы. Диссертация состоит из е едения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть еодораит IW страниц машинописного текста, 76 рисунков, размещенных на 72 листах и 3 таблицы. Список использованных источников имеет 139 наименований.
