Инж. Пламен Валентинов Янков
Принципна схема и принципна работа на базова подобрена
Изтегляне 1.54 Mb. Pdf просмотр
|
| Принципна схема и принципна работа на базова подобрена схема на неуправляем трифазeн токоизправител Изследваната трифазна схема е показана на Фиг. 2.2. Това е базово схемно решение, чрез което се постига подобрение на количество преобразувана енергия от вятъра спрямо конвенционалния трифазен двуполупериоден изправител (схема „Ларионов”). L1 38mH V AC 1 V AC 2 L3 38mH V AC 3 L2 38mH L4 120mH L5 120mH L6 120mH D3 D1 D2 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 Електрически Генератор Външни Реактори C R ESR R Т Фиг. 2.2 Трифазна схема за симулация на неуправляемия токоизправител с подобрени характеристики за ветрогенератор В аналоговата схема електрическата машина е формирана от източници на напрежение AC1 ÷ AC3 и бобини L1 ÷ L3 за всяка една от фазите. Активното съпротивление на намотките е включено в модела на бобините. Шестте извода от намотките на генератора са включени към два трифазни двуполупериодни неуправляеми токоизправителя, реализирани чрез диоди D1÷D12. Допълнителните външни реактори L4 ÷ L6 са свързани към всяка една от фазите като вторите им изводи формират външна обща точка за електрическия генератор. Основно предимство на токоизправителя е възможността за работа на ветрогенератора с променлива скоростна вятъра, което осигурява повишаване на количеството на преобразуваната енергия. Извършва се нелинейно електрическо натоварване на генератора, чрез което се контролира преобразуваното количество енергия за всяка скоростна въртене на ротора. - 10 - L1 38mH V AC 1 V AC 2 L3 38mH V AC 3 L2 38mH L4 120mH L5 120mH L6 120mH D3 D1 D2 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 R T I Л 1 R ESR C I Л 2 Външни Реактори Електрически Генератор Фиг. 2.3 Основни контури на линеен ток през левия и десния токоизправител за номинална честота на електрическия генератор На Фиг. 2.3 са показани двата основни контура на линейния ток. Контурна тока Л протича през Т, D9, AC3, L3, L6, L4/L5, L1/L2, AC1/AC2, D1/D2, като диодите D1 и D2 работят заедно, те. наличен е режим на взаимна комутация. Вторият контурна тока Л протича през Т, D11, L5, L4/ L6, D4/D6, като диодите D4 и D6 работят заедно, те. отново е наличен режим на взаимна комутация. За да бъде анализирана работата на схемата по-подробно, е нужно да се зададат базови изходни стойности на електрическия генератор 1. P nom – номинална изходна мощност на ветрогенератора – 110 kW, включени са 10 % запас поради механични загуби 2. f nom – номинална честота (обороти на въртене) – 40 Hz (75обр./мин.); 3. K emf – коефициент на ЕДН – 40 V/Hz. Константата K emf определя отношението между амплитудната стойностна напрежението от генератора и оборотите на въртене на електрическия генератор. Линейната зависимост е нужна за създаването на опростения модел на генератора в Capture CIS. Нейната стойност се определя от желаната стойностна напрежението в постояннотоковата частна схемата. На Фиг. 2.4. са представени графични резултати от сравнението на ефективните стойности на тока през диоди D1 и D4 в зависимост от оборотите на въртене. На следващата Фиг. 2.5. са представени графични резултати от сравнението на ефективните стойности на тока през реактора и през намотка на генератора в зависимост от оборотите на въртене. - 11 - Фиг. 2.4 Ефективна стойностна тока през диоди D1 и D4 в зависимост от оборотите на въртене Фиг. 2.5 Ефективна стойностна тока през реактора и през намотка на генератора в зависимост от оборотите на въртене Фиг. 2.6 Времедиаграми На Фиг. 2.6 са представени времедиаграми, описващи работата на катодните и анодните групи от двата токоизправителя спрямо трифазното напрежение от електрическия генератор. При взаимна комутация преходният процес се характеризира с преминаване на тока от единия вентил към другия. При пренебрегване на активните загуби във веригата и токът през товара е константна величина, прехвърлянето става за интервал от време, който е еднакъв за намаляващия ток през единия вентили за увеличаващия се ток през другия вентил - 12 - dt di dt di VAC VAC 2 1 , (2.1) тъй като 2 1 Л 1 i VAC VAC i i , [A]. (2.2) В интервала на взаимна комутация стойността на изходното напрежение се получава от двете фази с отпушени вентили и е равна на dt di L u VAC VAC 1 1 RT 1 u , [V] (2.3) dt di L u VAC VAC RT 2 2 2 u , [V] (2.4) dt di L u dt di L u VAC VAC VAC VAC 2 2 2 1 2 1 , [V] (2.5) Напрежението върху L1 се получава чрез заместване в предните две уравнения 2 1 2 1 1 VAC VAC VAC u u dt di L , (2.6) където ) 3 cos( 1 1 m VAC VAC U u , [V] (2.7) ) 3 cos( 2 2 m VAC VAC U u , [V] (2.8) За напрежението върху товара в интервала на комутация се получава 2 1 2 1 1 1 VAC VAC VAC VAC RT u u dt di L u u , [V] (2.9) Напрежението е полусумата от фазните напрежения на едновременно отпушените вентили. Резултат от работата на подобрената схема на неуправляем токоизправител е представената изходна мощност на ветрогенератора като функция на честотата на електрическия генераторна Фиг. 2.7. Характерната за схемата промяна в топологията на генератора за различни обороти на въртене обособява две плавно преливащи области на честотно/мощностната крива. Първата е при ниски обороти на въртене под номиналните зададен ветрогенератор), където стойността на реактивното съпротивление на реакторите е ниско, тъй като f . 2 е с по-ниска стойност поради честотата. В този случай намотките на генератора са свързани в конфигурация, сходна на звезда, през реакторите поради ниското им съпротивление. Предимството при стартиране на ветрогенератора за свързване тип звезда е, че напрежението е √3 пъти по-високо (при синусоида) пред топология тип триъгълник. - 13 - Фиг. 2.7 Честотно/мощностна крива на трифазната схема Легенда към Фиг. 2.7: P – крива на мощността от симулациите в kW, P w – теоретична кубична крива на вятъра в kW. Изтегляне 1.54 Mb. Сподели с приятели:
|