Разработка и исследование активного корректора коэффициента мощности для устройств релейной защиты и автоматики на переменном оперативном токе

АННОТАЦИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ЦЕНТРАЛИЗОВАННАЯ КОРРЕКЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ
ДЛЯ ПИТАНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ УСТРОЙСТВ 9
1.1 Общее представление о корректорах коэффициента мощности 9
1.1.1 Методы коррекции коэффициента мощности 9
1.1.2 Принцип действий активного корректора коэффициента мощности .. 11
1.2 Общая коррекция коэффициента мощности для питания
микропроцессорных устройств 14
2 РАСЧЕТ ДВУХФАЗНОГО КОРРЕКТОРА КОЭФФИЦИЕНТА
МОЩНОСТИ 17
2.1 Выбор контроллера активного корректора коэффициента мощности .... 17
2.2 Расчет и выбор индукторов 19
2.3 Выбор выходного конденсатора (фильтра) 23
2.4 Выбор полупроводников 25
2.5 Настройка и выбор трансформаторов тока и вторичных диодов 26
2.6 Настройка ограничения выходного пикового тка 30
2.7 Настройка выходного напряжения 32
2.8 Компенсация контура напряжения 33
2.9 Компенсация контура тока 38
2.10 Плавный пуск преобразователя 43
2.11 Расширенный спектр уменьшения ЭМП 44
3 КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРОТОТИПА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ КОРРЕКТОРА
КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ 46
3.1 Схематическое изображение корректора коэффициента мощности 46
3.2 Компоновка печатной платы устройства 51
3.3 Обоснование трассировки печатной платы 52
3.4 Сборка печатных узлов 57
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 63
4.1 Применяемое оборудование для тестирования 63
4.2 Результаты тестирования корректора коэффициента мощности 63
4.2.1 Снятие входных и выходных характеристик корректора 64
4.2.2 Функциональные форма сигналов 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 74
ПРИЛОЖЕНИЕ А Основная схема узлов корректора коэффициента мощности 76

Купить

В настоящие время из-за развития цифровой техники, которая приходит на смену «классической» релейной защите на традиционной электромеханической базе и микроэлектронным устройствам защиты приходит цифровая (микропроцессорная) релейная защита. В технической литературе появились новые термины, такие как «микропроцессорный терминал», «гибкая логика», «интеллектуальное электронное устройство» (ИЭУ) и др.
Применение ИЭУ позволяет оптимизировать эксплуатацию и повысить удобство обслуживания устройств релейной защиты за счет количественного и качественного расширения функций, снижения потребляемой мощности в цепях измерения и оперативного тока, наличие встроенных регистраторов аварийных процессов и событий, снижение массогабаритных показателей одного устройства, а также интеграции с автоматизированными системами управления. Так, например, один микропроцессорный терминал, способен выполнять функции автоматики управления выключателем (АУВ), релейной защиты и сетевой автоматики, что позволяет сократить количество устанавливаемых шкафов, а, следовательно, и кабельных связей между ними.
С внедрением микропроцессорных устройств релейной защиты (МУРЗ) стал вопрос электромагнитной совместимости (ЭМС). Проблема электромагнитной совместимости аппаратуры возникла вместе с самой этой аппаратурой, поскольку одни ее узлы функционально устроены таким образом, что являются приемником электромагнитных излучений (ЭМИ), тогда как другие - источниками излучений. Проблемы возникли как из-за взаимного влияния одних узлов на другие внутри аппаратуры, так и при воздействии на электронную аппаратуру внешних излучений различного происхождения. Многие десятилетия проблемы ЭМС были прерогативой специалистов в области связи, радиотехники и электроники. Неожиданно, в последние годы, эта проблема стала весьма актуальной и в электроэнергетике.
Статистика, собранная представителями крупнейших японских компаний- производителей, повреждаемости МУРЗ от ЭМ воздействий представлена на рисунке 1.

постоянного тока
Рисунок 1 - Данные японских компаний-изготовителей по повреждаемости МУРЗ от ЭМ воздействий

Так же не малой важной проблемой ЭМС в МУРЗ, является применение импульсных источников питания. Импульсные источники питания широко распространены, в наше время их можно встретить абсолютно в любой электроники, не исключением стали и микропроцессорные терминалы. Такие источники питания генерируют нелинейные и гармонические искажения тока в сеть, которые отрицательно влияют на ЭМС приборов, подключенных к этой сети. Это влияние выражается не только в разного рода помехах, оказывающих влияние на работу аппаратуры, но и в перегреве нейтральной линии (это больше относиться к мощным потребителям, серверы, преобразователи и т.п.). При потреблении тока из сети, импульсные источники питания в силу своей конструктивной особенности, создают значительные гармонические составляющие, которые не совпадают по фазе с напряжением, это приводит к искажению формы и симметрии синусоидального напряжения в сети. Также реактивная энергия, которая образовывается от импульсных источников питания, идет на нагрев проводников сети.Международная электротехническая комиссия (МЭК) и Европейская

организация по стандартизации в электротехнике (CENELEC) приняли стандарты IEC555 и EN60555, устанавливающие ограничения на содержание гармоник во входном токе вторичных источников электропитания, электронных нагрузках люминесцентных ламп, драйверах двигателей постоянного тока и аналогичных приборах.
Эффективный способ решения этой задачи - применение корректоров коэффициента мощности ККМ (PFC - Power Factor Correction). На практики такие устройства, работающие с импульсными преобразователями (импульсными источниками питания), обеспечивают снижение или полное подавление гармонических составляющих тока.
В выпускной работе производится проектирование, расчет, конструирование, сборка и исследование устройства коррекции коэффициента мощности (ККМ).


Купить