Импульсные помехи при работе полупроводниковых

Преобразователей

Основными источниками периодических импульсных помех в СЭС являются полупроводниковые преобразователи электрической энергии: выпрямители, инверторы, преобразователи частоты и регуляторы переменного напряжения. Принцип действия полупроводниковых преобразователей (ПП) предполагает периодические переключения цепей, которые приводят к возникновению регулярно повторяющихся переходных процессов нарастания и спада тока в системе с активно-реактивными элементами. Если удельная мощность ПП невелика (доли процентов от мощности генераторов в СЭС), то генераторы можно считать идеальными источниками напряжения. При относительной мощности ПП, начиная от единиц процентов, падение напряжения на внутреннем сопротивлении генераторов при переходных процессах изменения тока, сопровождающих работу ПП, становится заметным. При этом и в напряжении сети тоже возникают периодические импульсные помехи (ИП).

Типичная осциллограмма ИП при работе мощного выпрямителя показана на рис. 2.18, откуда видно, что периодические ИП носят характер регулярно повторяющихся импульсов определенной длительности, обусловленной коммутацией вентилей. Положение коммутационных импульсов на кривой напряжения основной частоты определяется углом регулирования вентилей ПП. В момент начала и окончания коммутационных импульсов в ПП происходят колебательные процессы, приводящие к возникновению высокочастотных ИП.

Содержание  высших  гармоник  в  напряжении сети, возникающих вследствие работы ПП, оценивается с помощью коэффициента несинусоидальности, значение которого в СЭС не должно превышать 0,1 или 10%:

где U ₁, U_ν – соответственно действующее значение первой и высших гармонических составляющих напряжения.

Появление периодических ИП приводит к отклонениям действующего значения U напряжения генератора, которое в СЭС не должно превышать установленных нормативами значений. Автоматические регуляторы напряжения генераторов не обеспечивают стабилизацию U в этих условиях из-за особенностей построения их измерительных органов, которые определяют отклонения либо среднего U _ср, либо амплитудного значения напряжения U _mах. При переменности коэффициентов формы и амплитуды напряжения в зависимости от параметров импульсного напряжения это приводит к нестабильности U. Граничные значенияотклонения U от U _ном можно найти, полагая, что K _нс определяется низшей гармоникой напряжения, K _нс = U_ν /U ₁. Тогда отклонения Δ U^*= (U – U _ном) / U _номпри стабилизации U _mах и U _ср примут вид, представленный в таблице:

Стабилизируемый параметр
U mах	–   K нс(2 + K нс)/2(1 – K нс)	K нс(2 – K нс)/2(1 + K нс)
U ср	– K нс(2 +νК нс)/2(ν∙– K нс)	– K нс(2 – ν K нс)/2(ν+ K нс)

Результаты расчета абсолютной величины наибольших граничных значений |Δ U ^*| при ν = 5показывают, что |Δ U ^*| > 5% уже при К _нс = 10%и U _mах= const. Это требует принятия специальных мер по стабилизации U, либо по ограничению K _нс   ≤  5%.