ГЭУ переменного тока с вентильными преобразователями и каскадами

Автоматические системы с преобразователями частоты

Изменения частоты вращения параллельно работающих синхронных генераторов для регулировки частоты вращения двигателей происходит медленно. При таких режимах часто используют системы распределения активной нагрузки и регулирования частоты типа УРЧН, которые воздействуют на серводвигатели регуляторов частоты вращения тепловых двигателей.

Устройство УРЧН состоит из датчика активного тока УРЧН-1Д, датчика частоты УРЧН-1Ч и усилителей УРЧН-1У.

Датчик активного тока выдает на выходе напряжение, пропорциональное активной составляющей тока генератора.

Датчик частоты выдает напряжение на выходе, если частота отличается от 50Гц.

Напряжение с датчика тока подается на усилитель УРЧН-1У, который управляет серводвигателем, а напряжение с датчика частоты воздействует на усилитель УРЧН-1У ведущего генератора. Напряжение на выходах усилителей УРЧН-1У изменяет не только амплитуду, но и знак в зависимости от поданного на вход сигнала.

Если используется одновременно 3 тепловых двигателя со своими генераторами (Г1, Г2, Г3), то один из агрегатов (с Г1) является ведущим и он управляется от датчика частоты, который поддерживает заданную частоту.

При отклонении частоты от заданной серводвигатель (СД1) изменяет подачу топлива или пара, изменяя момент теплового двигателя и восстанавливает частоту.

А при появлении разности активных токов между генераторами Г1, Г2 и Г3 начинают работать серводвигатели СД2 и СД3, изменяя момент на своем тепловом двигателе.

Подрегулирование частоты нарушает распределение мощности между ведущим и ведомыми генераторами, и последние изменяют свою мощность под действием своих датчиков активного тока.

При необходимости систему можно отключить и управлять частотами и мощностями генераторов вручную.

Машины переменного тока имеют больший к.п.д. и лучшую надежность, чем машины постоянного тока, а также меньшую массу. Синхронные и асинхронные двигатели могут изменять частоту вращения только при изменении частоты питающих генераторов, но диапазон изменения частоты вращения тепловых двигателей и соответственно генераторов, как правило, невелик.

Однако, при сохранении постоянства напряжения и частоты питания сети могут быть применены вентильные преобразователи, выполненные на управляемых полупроводниковых приборах-тиристорах.

Преобразователи частоты обычно имеют выпрямитель и автономный инвертор, в котором выходную частоту и напряжение можно регулировать в широких пределах. Блок – схема такого преобразователя частоты показана на рисунке 7.2.

Рис.7.2. Схема преобразователя частоты

УВ – управляемый выпрямитель;

АИ – автономный инвертор;

ВИ – выходной инвертор.

На вход преобразователя частоты подается напряжение переменного тока с постоянной частотой. Оно подается на управляемый выпрямитель (УВ), из которого выходит напряжение постоянного тока с регулируемой величиной напряжения. Это напряжение фильтруется фильтром L _ф C _ф и поступает на автономный инвертор (АИ), который вырабатывает переменное напряжение задаваемой частоты. Это напряжение идет на электродвигатель. Таким образом можно регулировать как частоту, так и напряжение питания двигателя.

В режиме торможения (при отключении питания для реверса) электродвигатель работает как генератор. Выработанное им напряжение выпрямляется неуправляемым выпрямителем, фильтруется и подается на выходной инвертор (ВИ), который вырабатывает переменное напряжение с частотой судовой сети и отдает это напряжение в судовую сеть.

Могут быть применены преобразователи частоты и без отдельного выпрямителя. У таких преобразователей частота на выходе всегда ниже частоты на входе. (Например, при , ). Их называют непосредственными преобразователями частоты – НПЧ и применение позволяет использовать генераторы с частотой 120-240Гц, что уменьшает массу генераторов, а на выходе НПЧ получать частоту 50Гц.