Силовая схема и основные параметры инвертора типа ПТС-200(400)
Инвертор представляет собой параллельный инвертор тока (коммутатор К на рис. 4.7.01), собранный по трехфазной мостовой схеме, содержащий шесть тиристоров V1-V6 с последовательным сглаживающим реактором L1, коммутирующими конденсаторами С и компенсирующим устройством КУ в виде трехфазной системы реакторов L2-L4, включенных треугольником через встречно-параллельные тиристоры V7-V12.
4.7.01. Упрощенная принципиальная схема силовой части инвертора типа ПТС-200 и ПТС- 400.
На выходе инвертора установлен силовой повышающий трансформатор Т1 с коэффициентом трансформации =1,15. Он обеспечивает электрическую развязку силовых цепей постоянного тока ЩПТ и нагрузки.
Вторичная обмотка трансформатора соединена в звезду с выведенной заземлённой- нейтралью, имеет повышенное реактивное сопротивление рассеяния для обеспечения ограничения токов и устойчивой работы инвертора при к.з. в нагрузке.
Особенностью инверторов тока является появление переменной составляющей в напряжении на входе коммутатора (противо-ЭДС инвертора), содержащей шестую и кратные ей гармоники. Эти гармоники напряжения вызывают пульсации постоянного тока, которые ограничиваются реактором L1.
Входной автоматический выключатель Q1, для включения и отключения преобразователя и защиты его в аварийных режимах. Выходной автоматический выключатель Q2, для включения и отключения преобразователя вручную при работе инвертора на холостом ходу.
Схема инверторного моста (коммутатора К) является схемой трёхфазного выпрямителя (Ларионова) у которого полярность источника постоянного тока (+ и -) изменена на обратную.
Инвертирование - процесс, обратный выпрямлению, при этом изменено направление потока энергии. Эта энергия используется для заряда (и перезаряда) конденсаторов С инвертора, т.е. формирования синусоиды в колебательном контуре ёмкостей С и индуктивностей входного реактора L1, первичной обмотки выходного трансформатора и реакторов компенсатора.
Этот процесс для каждой из ёмкостей С аналогичен колебанию механического маятника, при котором подпитка энергией (как периодические толчки маятника) происходит за счёт порций тока поступающих от тиристоров плеч коммутатора К.
При этом конденсаторы С инвертора придают ёмкостный характер току на выходе коммутатора (ток инверторного моста опережает напряжение) чем обеспечивается выключение (запирание) тиристоров этого моста в каждом периоде (20мсек) переменного тока.
Тиристоры К открываются управляющим импульсом. Эти импульсы управления формируются и регулируются в зависимости от величины выходного напряжения. При более раннем открытии тиристоров увеличивается Uвых и наоборот.
Компенсирующее устройство (КУ) представляет собой эквивалент реакторов L2, L3 и L4 с индуктивностью регулируемой моментом открытия тиристоров КУ. При регулировании моментов открытия его тиристоров, регулируется степень влияния индуктивностей реакторов L2-L4 на процесс разряда (и перезаряда) ёмкостей С инвертора.
При более раннем открытии тиристоров, раньше подключаются реакторы и обеспечивают разряд ёмкостей инвертора. Таким образом КУ обеспечивает регулирование частоты и фазы. Тиристоры КУ работают в режиме естественной коммутации - открываются управляющим импульсом и закрываются при естественном переходе тока через ноль.
Достоинствами схемы инверторов выполненных по схеме параллельного инвертора с тиристорным компенсирующим устройством являются:
Практически синусоидальная форма кривой выходного напряжения (без специальных фильтров);
Возможность применения тиристоров с относительно большим временем выключения (временем восстановления запирающей способности) т.е. менее дорогих;
Простота симметрирования трёхфазного напряжения при несимметричной выходной нагрузке;
Простота обеспечения работоспособности схемы в диапазоне изменения нагрузки от холостого хода до короткого замыкания;
Инверторы типов ПТС-125 и ПТС-250 по силовой схеме отличаются наличием дополнительных трёх дросселей включенных перед выходным трансформатором для ограничения токов короткого замыкания за инвертором (на схеме рис. 4.7.01 не показаны), а так же тем, что сам выходной трансформатор имеет первичную обмотку, собранную по схеме звезды.
Основные технические данные инверторов серии ПТС
Наименование параметра | Значение параметра для инвертора | |||
ПТС-200 | ПТС-400 | ПТС-125 | ПТС-250 | |
Диапазон изменения напряжения на входе при номинальной нагрузке, В | 190-290 | 190-290 | 200-290 | 200-290 |
Допустимое длительное снижение входного напряжения при нагрузке до 50% номинальной, В. | 175* | 175* | 190 | 190 |
Номинальное выходное напряжение, В | 380/220 | 380/220 | 380/220 | 380/220 |
Номинальный выходной ток (при cosφ=0,8), А | 200* | 400* | 180 | 360 |
Номинальная выходная мощность (полная), кВА | 138* | 276* | 125 | 250 |
Отклонение Uлин.и Uфазн. от ином, на х/х. и при номинальной симметричной нагрузке, не более % | ±2 | ±2 | ±2 | ±2 |
Отклонение частоты от ном. на х/х и при ном. нагрузке при работе в автономном режиме, не более % | ±1 | ±1 | ±1 | ±1 |
Фазовое рассогласование при режиме синхронном с сетью не более | 10° | 10° | 10° | 10° |
Асимметрия Uлин. вых. при не симметрии Iнагр. до 30 %, не более % | 4 | 4 | 4 | 4 |
Переходные отклонения напряжения при скачкообразном изменении тока нагрузки от 0 до Iном. и обратно, не более: | ||||
- линейного % | ±15* | ±15* | ±20 | ±20 |
- фазного % | ±20* | ±20* | - | - |
При этом длительность отклонения напряжения, не более мсек | 40* | 40* | 80 | 80 |
Полное время восстановления нормального режима, не более сек | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
Допустимая длительность работы при внешнем к.з. не менее мсек | 100* | 100* | 50 | 50 |
В таблице* выделены параметры, по которым инверторы ПТС-200(400) имеют преимущества. Они обеспечиваются системой автоматического управления с большим быстродействием регуляторов, применением режима внутренней синхронизации работы коммутатора при к.з. в нагрузке (ток выхода более 500 А) на время до 100 мс и в случае перегруза (двигательный режим) на время до 1,3 с. Важным является свойство допустимости снижения напряжения входа до 175В для обеспечения ядерной безопасности при обесточении питания собственных нужд и разряде соответствующей АБ.
Инверторы ПТС-250 и ПТС-400 обеспечивают прямой пуск асинхронных короткозамкнутых двигателей (БРУ-А), пусковые токи которых не превышают Гном инверторов, максимальные посадки их выходного напряжения при пуске в пределах 20%.
Инверторы допускают длительную работу при несимметричной нагрузке отдельных фаз по току в пределах 30% от номинального значения, при этом асимметрия линейных напряжений на выходе не превышает 4% от номинального значения.
