Совершенствование полупроводниковых преобразователей с трансформаторами с вращающимися магнитными полями в судовых электротехнических системах

• Автор: Музыка, Михаил Михайлович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Северодвинск
• Количество страниц: 246 с. : ил.

 Список условных обозначений
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 Общие сведения о полупроводниковых преобразователях и их силовой структуре
1.1 Обзорный анализ полупроводниковых преобразователей электрической энергии с трансформаторами пульсирующего магнитного поля
1.2 Особенности схемотехнического моделирования силовых схем полупроводниковых преобразователей
1.3 Схемотехнические модели полупроводниковых преобразователей с ТПМП
1.4 Полупроводниковые преобразователи электрической энергии на базе ТВМП
1.4.1 Принцип построения ТВМП
1.4.2 Электромагнитные процессы в ТВМП
1.4.3 Магнитное поле ТВМП
1.4.4 Реакция круговой обмотки
1.4.5 Размагничивающее действие поперечного поля КО
1.4.6 Реакция КО при смещении плоскости коммутирующих ключей относительно условной геометрической нейтралиПВМП
1.5 Влияние конструктивного исполнения трансформаторов вращающегося магнитного поля на качество электроэнергии
1.6 Пульсации напряжения на отводах КО ■50
Выводы по главе 1
ГЛАВА 2 Анализ элекгромагнитных процессов в управляемом выпрямителе с ТВМП
2.1 Электромагнитные процессы в управляемом выпрямителе с ТВМП при1 различном числе пар СКЛ. 552.2 Аналитическое описание управляемого выпрямителя с ТВМП на базе операторно-рекуррентного метода
2.3 Моделирование управляемых выпрямителей с трансформатором вращающегося магнитного поля в М1С1Ю-САР 8
2.3.1 Описание макромодели ТВМП
2.3.2 Описание макромодели силовой части УВ с ТВМП
2.3.3 Описание макромодели системы управления тиристорным коммутатором в составе УВ с ТВМП
2.3.4 Исследование УВ с ТВМП в схемотехнических моделях
2.3.5 Исследование качества выпрямленного напряжения УВ с ТВМП в схемотехнических моделях
2.3.6 Исследование качества питающего напряжения УВ с ТВМП в схемотехнических моделях
2.3.7 Анализ энергетических характеристик УВ с ТВМП
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3 Анализ электромагнитных процессов в автономном инверторе с ТВМП
3.1 Описание электромагнитных процессов в автономном инверторе с ТВМП
3.1.1 Автономные инверторы с ТПМП
3.1.2 Автономные инверторы с ТВМП
3.2 Аналитическое описание автономного инвертора с ТВМП на основе операторно-рекуррентного метода
3.3 Схемотехническая модель автономного инвертора с ТВМП в М1С110-САР 8

3.3.1 Описание макромодели ТВМП
3.3.2 Описание макромодели силовой части АИ с ТВМП
3.3.3 Описание макромодели системы управления транзисторным коммутатором
в составе АИ с ТВМП
3.3.4 Результаты экспериментальных исследований схемотехнических моделей
инверторов на базе ТВМП в MICRO-CAP
3.3.5 Исследование энергетических характеристик на выходе АИ с ТВМП
Вывода по главе 3

ГЛАВА 4 Управление полупроводниковыми преобразователями, построенными на
базе ТВМП
4.1 Особенности управления выходным напряжением преобразователей
построенных на базе трансформаторов с пульсирующими и вращающимися магнитными полями
4.1.1 Управление выходным напряжением классических выпрямителей с ТПМП
4.1.2 Управление выходным напряжением классических инверторов тока и
напряжения
4.1.3 Микропроцессорные системы управления выпрямителями и инверторами
4.2 Системы управления УВ с ТВМП
4.2.1 Разомкнутая система управления У В с ТВМП
4.2.2 Замкнутая система управления УВ с ТВМП
4.3 Управление АИ с ТВМП
4.3.1 Разомкнутая система управления АИ с ТВМП
4.3.2 Следящая система управления автономным инвертором с ТВМП
Выводы по главе 4
ГЛАВА 5 Экспериментальные исследования форм кривых тока и напряжений и
вибрационных характеристик УВ и АИ с ТВМП при различном числе пар

5.1 Общие сведения о конструкции и причинах искажений форм кривых токов и
напряжений ПП с ТВМП
5.2 Схема эксперимента
5.3 Экспериментальные исследования форм кривых выходных напряжений УВ
и АИ с ТВМП
5.4 Исследование вибрационных характеристик УВ с ТВМП
5.5 Сравнительный анализ вибрационных характеристик трансформаторов со
стержневым и цилиндрическим магнитопроводами
Выводы по главе 5
Заключение
Список использованных источников
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4

СПИСОК СЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
АИ - автономный инвертор; '[
АИН - автономный инвертор напряжения;
АИР - автономный резонансный инвертор;
АИТ - автономный инвертор тока;
АСЭКиС - автономные судовые электротехнические комплексы и системы; ВМП - вращающееся магнитное поле;
ВХ - вибрационные характеристики;
ГН - геометрическая нейтраль;
ГРЦАС - Государственного Российского центра атомного судостроения;
КО - круговая обмотка;
КПД - коэффициент полезного действия;
КЭ - качество электроэнергии;
МДС - магнитодвижущая сила;
МП - магнитное поле;
ПП — полупроводниковый преобразователь;
ПЭВМ - персональная электронная вычислительная машина;
СКК и СКА - силовые ключи катодные и силовые ключи анодные;
СКЛ - силовой(ые) ключ(и);
СУ - система управления;
СУ ТК- система управления транзисторным коммутатором;
СУ ТирК- система управления тиристорным коммутатором;
ТВМП - трансформатор с вращающимся магнитным полем;
ТирК - тиристорный коммутатор;
ТК - транзисторный коммутатор;
ТО - трехфазная обмотка;
ТПМП - трансформатор с пульсирующим магнитным полем ;
УВ - управляемый выпрямитель;
Ф - суммарный магнитный поток ТО
ЭОП - электромашинные обратимые преобразователи;
ЭМС - электромагнитная совместимость;

скоса пазов, коэффициентов гармоник в фазных напряжениях, а также на выходных клеммах трансформаторов:
Таблица 1
Поряд- ковые номера гармо- ник V Коэффи- циент распре- деления Коэффи- циент укороче- ния куу Обмоточ ный коэффи- циент 1 Еу 1 <бу Коэфф. скоса пазов кСУ Полный обмоточ ный коэффи циент К-обч Еу _ 1 Кобу
Еі V КоС1 Еі V Коб1
1 2 3 4 5 6 7
1 0,960 0,940 0,902 - 0,999 0,901 -
3 0,667 0,500 0,333 0,1230 0,493 0,164 0,061
5 0,217 0,174 -0,038 0,0084 0,1966- 0,0075 0,00166
7 -0,177 -0,766 ОД 35 0,0250 0,1387 0,0187 0,00296
9 -0,333 -1,000 0,333- , 0,0410 0,1055 0,0351 0,00433
11 -0,177 -0,766 ОД 35 0,0136 0,0848 0,0115 0,00116
13 0,217 -0,174 -0,038 0,00324 0,069 0,00262 0,000224
15 0,667 0,500 0,333 0,0246 0,058 0,0193 0,00143
17 0,960 0,940 0,902 0,0588 0,049' 0,0442 0,002886
19 0,960 0,940 . 0,902 0,0526 0,042 0,038 . .0,00222
21 0,667 0,500 0,333 0,0176 0,036 0,012 0,000634
23 0,217 -0,422 -0,092 0,0044 0,031 0,0029 0,00014
25 -0,177 -0,574 0,102 0,0045 0,026 0,00265 0,00012Коэффициент гармоник в фазе Кгф = 15,8% Кгф =6,14%
Коэффициент гармоник в сети К,. =8,5% Кг =0,51%
Анализ результатов расчетов, представленных в таблице показывает, что применение только двух мероприятий - распределения обмоток и укорочения шага, позволяет обеспечить требуемое ГОСТ 13109-97 и Морским Регистром Судоходства РФ качество электроэнергии, а применение третьего мероприятия, - скоса пазов позволит получить, практически чистую синусоиду на входе выпрямитля с трансформатором вращающегося магнитного поля при изменении числа пар силовых ключей в составе коммутаторов Ш1 с ТВМП от трех до восьми пар.
1.6 Пульсации напряжения на отводах КО.
При конечном числе секций в составе КО напряжение на диаметральных отводах КО изменяется в некоторых пределах в