АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ НА ОСНОВЕ ИНВЕРТОРОВ ТОКА В ГРЕБНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ
Аннотация
В статье рассматриваются вопросы использования в гребных электрических установках перспективных для мощных электрических машин преобразователей частоты на основе инверторов тока. Рассмотрены особенности преобразователей. Одна из них состоит в том, что на входе инвертора теоретически должна стоять бесконечная по величине индуктивность, тогда входная цепь инвертора будет представлять собой источник постоянного тока. На практике достаточно, чтобы индуктивное сопротивление дросселя в 5 - 6 раз превышало по абсолютной величине на минимальной рабочей частоте активную составляющую сопротивления нагрузки. В процессе переключения тиристоров на выходе тиристорного коммутатора будет иметь место «переменный» ток, а точнее, прямоугольные импульсы постоянного тока противоположной полярности. Вторая особенность заключается в том, что нагрузкой инвертора должна быть цепь с внутренним динамическим сопротивлением близким к нулю, чтобы пропускать прямоугольные импульсы тока с минимальными искажениями. С этой целью параллельно нагрузке включается конденсатор, шунтирующий нагрузку в момент возникновения фронтов импульсов. Таким образом, выходная цепь инвертора тока по свойствам близка к источнику напряжения в моменты переключений. Рассмотрены основные принципы построения схем инверторов тока (CSI). Проанализированы схемные решения для одно- и трехфазных инверторов тока, а также для инвертора тока судового исполнения. Рассмотрен принцип работы преобразователя частоты типа PowerFlex. Показано, что улучшение формы выходного тока инвертора достигается за счет формирования каждого полупериода тока в виде последовательности импульсов тока, длительность которых изменяется по трапецеидальному закону. Такой алгоритм управления просто реализуется с учетом особенности трехфазного инвертора тока - включенных в любой момент времени одного вентиля катодной группы моста инвертора и одного вентиля анодной группы. Приведены основные характеристики инверторов тока и расчетные формулы для выбора их силовых элементов. Описано использование в инверторах тока широтно-импульсной модуляции и тиристоров SGCT. Осуществлен выбор основных элементов схем CSI. На примере преобразователей частоты, установленных в схеме главного тока системы электродвижения единой электроэнергетческой установки научно-исследовательского судна «Академик Трешников», проанализированы достоинства и недостатки инверторов тока. Приведены характеристики преобразователей.
Ключевые слова
преобразователи частоты, инверторы тока, гребные электрические установки, единые электроэнергетические системы, научно-исследовательские суда
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Зиновьев Г. С. Основы силовой электроники: учебник: в 2 ч. / Г. С. Зиновьев. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. - Ч. 2. - 197 с.
Дмитриев Б. Ф. Судовые полупроводниковые преобразователи: учебник / Б. Ф. Дмитриев, В. М. Рябенький, А. И. Черевко, М. М. Музыка. - Архангельск: Изд-во САФУ, 2015. - 556 с.
Быков А. С. Гребные электрические установки атомных ледоколов / А. С. Быков, В. В. Башаев, В. А. Малышев, В. В. Романовский. - СПб.: Элмор, 2004. - 320 с.
НЭС «Академик Трешников». Военно-технический сборник «Бастион». [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://bastion-karpenko.narod.ru/22280.html (дата обращения: 20.08.2017).
Силовые полупроводниковые устройства в цепях электрических машин. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://books.ifmo.ru/file/pdf/386.pdf (дата обращения: 20.08.2017).
Radan D. Power electronic convertors for ship propulsion electric motors / D. Radan. - Trondheim, Norway: NTNU, 2005. - 23 p.
Романовский В. В. Гребные электрические установки для арктических ледоколов / В. В. Романовский // Морской вестник. - 2015. - № 4 (56). - С. 53-54.
Гармаш Д. Суда спасатели: новые подходы к концепции создания / Д. Гармаш, Т. Наумова, М. Темкин, П. Мартулев // Морской флот. - 2014. - № 5. - С. 36-46.
Романовский В. В. Выбор основных параметров электрических машин для гребных электрических установок / В. В. Романовский, М. А. Сюбаев, И. М. Болвашенков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 6 (34). - С. 172-178.
Пашин В. М. Новые принципы построения мощных статических преобразователей гребных электрических установок / В. М. Пашин, Г. М. Свиридов // Судостроение. - 2007. - № 2. - С. 29-33.
Rockwell Automation [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.rockwellautomation.com (дата обращения - 20.08.2017).
Об авторах
Романовский Виктор Викторович - доктор технических наук, профессор
vromanovsky@mail.ru. romanovskiyvv@gumrf.ru
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Шняк Борис Владимирович - кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Гостев Алексей Германович - аспирант
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
