ДСТУ 4194-1-1:2004 Перетворювачі напівпровідникові. Перетворювачі з мережевою комутацією. Частина 1-1. Загальні технічні умови (IEC 60146-1-1:1991, MOD)

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

ПЕРЕТВОРЮВАЧІ НАПІВПРОВІДНИКОВІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З МЕРЕЖЕВОЮ КОМУТАЦІЄЮ
Частина 1-1. Загальні технічні умови

(ІЕС 60146-1-1:1991, MOD)
ДСТУ 4194-1-1:2004

Відповідає офіційному тексту

Київ
ДЕРЖСПОЖИВСТАНДАРТ УКРАЇНИ

ПЕРЕДМОВА

1 РОЗРОБЛЕНО: Відкрите акціонерне товариство «Науково-дослідний інститут «Перетворювач»» разом з Технічним комітетом стандартизації України «Силові перетворювачі» (ТК 31)

РОЗРОБНИКИ: Ю. Барахта (керівник розробки); С. Ніконова; В. Лобода; Л. Селезньова

2 ПРИЙНЯТО ТА НАДАНО ЧИННОСТІ: наказ Держспоживстандарту України від 2 серпня 2004 р. № 169 з 2006-01-01

3 Національний стандарт відповідає ІЕС 60146-1-1:1991 Semiconductor convertors — General requirements and line commutated convertors — Part 1-1 Specifications of basic requirements (Перетворювачі напівпровідникові. Загальні вимоги і перетворювачі з мережевою комутацією. Частина 1-1 Перелік загальних вимог) зі зміною А1:1996 і виправленнями 1993 року, з окремими технічними змінами

Ступінь відповідності — модифікований (MOD)

Переклад з англійської (еn)

4 УВЕДЕНО ВПЕРШЕ

ЗМІСТ

Національний вступ

1 Загальні положення

1.1 Сфера застосування

1.2 Нормативні посилання

1.3 Класифікація напівпровідникового силового устатковання та вентилів

1.3.1 Класифікація напівпровідникового силового устатковання

1.3.2 Класифікація напівпровідникових вентилів

1.4 Перелік основних літерних познак та індексів

1.4.1 Перелік індексів

1.4.2 Перелік символів (самоочевидні символи не перелічені)

1.5 Терміни та визначення понять

1.5.1 Напівпровідниковий прилад (IEV 551-03-05, змінений)

1.5.2 Силовий напівпровідниковий діод

1.5.3 Тиристор

1.5.4 Тріодний тиристор, блокований у запірному напрямі

1.5.5 Тріодний тиристор з провідністю у запірному напрямі

1.5.6 Симетричний тріодний тиристор (тріак)

1.5.7 Блокований тиристор (GTO)

1.5.8 З'єднання напівпровідникових приладів

1.5.9 Елементи схеми перетворювача

1.5.10 Схема перетворювача (IEV 551-04-17)

1.5.11 Керованість плечима перетворювача

1.5.12 Квадранти роботи (на боці постійного струму)

1.5.13 Комутація та запирання через спадання струму (див. рисунок 1)

1.5.14 Тип комутації

1.5.15 Внутрішня комутація (IEV 551-05-06)

1.5.16 Тип запирання через спадання струму

1.5.17 Контур комутації (IEV 551-05-09)

1.5.18 Кут затримки імпульсу керування a (IEV 551-05-29, змінений)

1.5.19 Кут випередження імпульсу керування Р

1.5.20 Внутрішній кут затримки ар

1.5.21 Кут вимикання у (IEV 551-05-30, змінений)

1.5.22 Терміни та визначення понять стосовно номінальних величин

1.5.23 Терміни та визначення понять стосовно номінальних величин блоків і устатковання

1.5.24 Терміни та визначення понять стосовно коефіцієнта корисної дії

1.5.25 Терміни та визначення понять стосовно пошкоджень перетворювача

1.5.26 Коефіцієнти на боці змінного струму

1.5.27 Терміни та визначення понять стосовно напруги постійного струму

1.5.28 Терміни та визначення понять стосовно змінювання постійної напруги

1.5.29 Терміни та визначення понять стосовно охолоджування

1.5.30 Терміни та визначення понять стосовно температури

1.5.31 Електричне збурення

1.5.32 Рівень несприйнятливості перетворювача

1.5.33 Рівень збурень, генерованих перетворювачем

1.5.34 Опорний рівень збурень, генерованих перетворювачем

1.5.35 Коефіцієнт короткого замикання, Rsc

1.5.36 Сумісність системи

1.5.37 Типи та характеристики загальних збурень

1.5.38 Коефіцієнт гармонік (IEV 551-06-07)

2 Умови експлуатування

2.1 Код ідентифікації методу охолоджування

2.1.1 Використовувані літерні познаки

2.1.2 Структура літерних познак

2.2 Умови довкілля

2.2.1 Циркуляція навколишнього повітря

2.2.2 Нормальні умови експлуатування

2.2.3 Незвичайні умови експлуатування

2.3 Електричні умови експлуатування

2.3.1 Характеристика електричного середовища

2.3.2 Невідомі умови місцеперебування

2.4 Характер навантаги

2.5 Електричні умови експлуатування як основа номінальних величин

2.5.1 Частота

2.5.2 Напруга змінного струму

2.5.3 Небаланс напруги

2.5.4 Форма кривої змінної напруги

3 Перетворювальні блоки та установки

3.1 Електричні схеми та розрахункові коефіцієнти

3.1.1 Перетворювачі стандартної конструкції

3.1.2 Перетворювачі особливої конструкції

3.2 Розрахункові коефіцієнти

3.2.1 Відношення напруг

3.2.2 Коефіцієнт струму на боці мережі

3.2.3 Спад напруги

3.2.4 Магнітопровід

3.2.5 Коефіцієнт втрат потужності

3.3 Втрати та коефіцієнт корисної дії

3.3.1 Загальні положення

3.3.2 Втрати, які необхідно враховувати

3.3.3 Втрати, що не підлягають обліку

3.4 Коефіцієнт потужності

3.4.1 Загальні положення

3.4.2 Активна, реактивна, повна потужність і коефіцієнт зсуву фаз

3.5 Спадання напруги

3.5.1 Внутрішній спад постійної напруги

3.5.2 Вплив інших перетворювачів

3.5.3 Дванадцятипульсні перетворювачі

3.5.4 Вольтододавальне та вольтовіднімальне з'єднання перетворювачів (послідовне з'єднання)

3.6 Гармоніки лінійних струмів і напруг

3.6.1 Порядок гармонік

3.6.2 Збільшення гармонійних струмів

3.7 Вміст гармонік у постійній напрузі

3.8 Змінна складова вихідного постійного струму

3.9 Завади

3.9.1 Завади на слабкострумових лініях керування та зв'язку підприємства

3.9.2 Завади на телефонних лініях і лініях зв'язку

3.10 Номінальні значення для перетворювачів

3.10.1 Загальні положення

3.10.2 Номінальна вихідна напруга

3.10.3 Номінальні значення сили струму

3.10.4 Окремі зауваги для двокомплектних перетворювачів

3.11 Марковання

3.11.1 Чіткі відомості про виробника чи постачальника

3.11.2 Зазначання типу устатковання

3.11.3 Марковання вхідних і вихідних виводів основної схеми

3.11.4 Паспортна табличка

4 Випробовування вентильних блоків і перетворювального устатковання

4.1 Загальні положення

4.1.1 Кваліфікаційні випробовування

4.1.2 Приймально-здавальні випробовування

4.1.3 Проведення випробовування

4.1.4 Програма випробовування

4.2 Вимоги до випробовування

4.2.1 Випробовування ізоляції

4.2.2 Випробовування малою навантагою та випробовування на функціювання

4.2.3 Випробовування за номінального значення сили струму

4.2.4 Визначання втрат потужності в блоках і устаткованні

4.2.5 Випробовування на нагрівання

4.2.6 Вимірювання коефіцієнта потужності

4.2.7 Перевіряння допоміжних пристроїв

4.2.8 Вимірювання внутрішнього спаду напруги

4.2.9 Перевіряння характеристик пристрою керування

4.2.10 Перевіряння захисних пристроїв

4.2.11 Випробовування на несприйнятливість

4.2.12 Випробовування здатності витримувати надструми

4.2.13 Генеровані радіочастотні завади та кондуктивний шум

4.2.14 Шум

4.2.15 Вимірювання пульсації напруги та струму

4.2.16 Додаткові випробовування

4.3 Допустимі відхили

5 Вимоги щодо безпеки

6 Настанови щодо експлуатування

7 Гарантії виробника

Додаток А Перелік термінів

Додаток В Бібліографія

Додаток НА Ступінь відповідності міждержавних і національних стандартів України міжнародним стандартам

Додаток НБ Перелік технічних відхилів та їх пояснення

Рисункии

1 — Типи комутації

2 — Ілюстрація кутів

3 — Спад напруги

4 — Форма кривої напруги змінного струму

Таблиці

1 — Схеми з’єднання та розрахункові коефіцієнти

2 — Стандартні класи режимів роботи

3 — Приклади циклів навантаги для вибирання класів режиму роботи

4 — Перелік випробовувань

5 — Випробовувальні напруги, низька напруга

6 — Випробовувальні напруги, середня напруга

НАЦІОНАЛЬНИЙ ВСТУП

Технічний комітет, відповідальний за цей стандарт, — ТК 31 «Силові перетворювачі»..

До стандарту було внесено окремі зміни, обумовлені правовими вимогами і конкретними по­требами промисловості України. Пункти, що було змінено, виділено в тексті стандарту однією вер­тикальною лінією на полі зліва. Перелік проведених змін з їх обґрунтуванням наведено в націо­нальному додатку НБ.

Зміну А1:1996 та виправлення 1993 р. до міжнародного стандарту долучено до тексту цього стандарту та виділено двома вертикальними лініями на полі зліва.

У розділі «Нормативні посилання» та додатку В «Бібліографія» наведено «Національні пояснення», виділені рамкою.

Стандарт доповнено розділами «Вимоги щодо безпеки», «Настанови щодо експлуатування» та «Гарантії виробника» відповідно до вимог національної стандартизації України.

До стандарту внесено такі редакційні зміни:

— термін «цей міжнародний стандарт» замінено на «цей стандарт»;

— вилучено попередній довідковий матеріал («FOREWORD») міжнародного стандарту, який безпосередньо не стосується теми стандарту;

— змінено назву для узгодження з чинними національними стандартами;

— у розділі «Терміни та визначення понять» наведено терміни українською та англійською мовами;

— довідковий додаток А «Перелік термінів» подано за українською абеткою;

— термін «type test» подано у значенні «кваліфікаційні випробовування»;

— структурні елементи стандарту: «Обкладинку», «Передмову», «Зміст», «Національний вступ», «Терміни та визначення понять» і «Бібліографічні дані» — оформлено відповідно до вимог національної стандартизації України.

Міжнародний документ ІЕС 60050(551):1982, на який є посилання у ІЕС 60146-1-1:1991, анульовано і замінено ІЕС 60050(551):1998.

Перелік ІЕС, на які є посилання в цьому стандарті та які впроваджено в Україні як національні стандарти, а також відповідні їм національні стандарти, наведено в національному додатку НА.

У цьому стандарті є посилання на ІЕС 60146-1-2:1991 та ІЕС 60146-1-3:1991, які впровад­жено в Україні як національні стандарти ДСТУ 4194-1-2:2004 і ДСТУ 4194-1-3:2003 з наданням їм добровільного статусу.

Міжнародні документи ІЕС 60050(151): 1978; ІЕС 60050(441 ):1984; ІЕС 60050(551 ):1982; ІЕС 60050(601 ):1985; ІЕС 60551-1:1982; ІЕС 600664:1980; ІЕС 600725:1981 не прийнято як наці­ональні стандарти в Україні і чинних документів замість них немає. Копії цих міжнародних документів, у разі потреби, можна одержати у Головному фонді нормативних документів З питань придбання офіційного видання звертайтесь до національного органу стандартизації
(ДП «УкрНДНЦ»).

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

ПЕРЕТВОРЮВАЧІ НАПІВПРОВІДНИКОВІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З МЕРЕЖЕВОЮ КОМУТАЦІЄЮ
Частина 1-1. ЗАГАЛЬНІ ТЕХНІЧНІ УМОВИ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С СЕТЕВОЙ КОММУТАЦИЕЙ
Часть 1-1. ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

SEMICONDUCTOR CONVERTORS LINE COMMUTATED CONVERTORS
Part 1-1. GENERAL TECHNICAL CONDITIONS

Чинний від 2006-01-01

1 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

1.1 Сфера застосування

Цей стандарт установлює вимоги до характеристик всіх електронних силових перетворю­вачів і електронних силових ключів на керованих і (або) некерованих електронних вентилях.

Електронні вентилі в основному містять напівпровідникові прилади, тобто діоди та різні види тиристорів і транзисторів, такі як тиристори, що проводять у зворотному напрямку, чи тирис­тори, що не проводять у зворотному напрямку, блоковані тиристори, симетричні тиристори (тріаки) і силові транзистори. Вентилі можуть бути керовані за допомогою струму, напруги чи світла. Передбачено, що прилади, що не є бістабільними, працюють в ключовому режимі.

Цей стандарт установлює вимоги до перетворювачів з мережевою комутацією, використо­вуваних для перетворення змінного струму в постійний і навпаки. Вимоги деяких розділів цьо­го стандарту може бути застосовано також і до інших типів електронних силових перетворювачів, якщо вони не суперечать вимогам додаткових стандартів для цих типів напівпровідникових перетворювачів.

Ці конкретні вимоги до устатковання застосовні до напівпровідникових силових перетворю­вачів, що здійснюють різні види перетворення енергії чи використовують різні типи комутації (наприклад, напівпровідникові перетворювачі з внутрішньою комутацією), чи мають особливе за­стосовування (наприклад, напівпровідникові перетворювачі для двигунів постійного струму), чи охоплюють сполучення означених вище характеристик (наприклад, безпосередні перетворювачі сталої напруги для електрорухомого складу).

Головним завданням цього стандарту є:

Частина 1-1 ІЕС 60146-1-1. Перелік загальних вимог

— встановити основні терміни та їх визначення;

— визначити умови експлуатування, що впливають на основні номінальні значення;

— визначити вимоги до випробовувань всього перетворювального устатковання та блоків стандартної конструкції (спеціальну конструкцію див. ІЕС 60146-1-2);

— визначити основні вимоги до робочих характеристик;

— встановити вимоги до орієнтовного застосовування силових напівпровідникових перетворювачів.

Частина 1-2 ІЕС 60146-1-2. Настанови щодо застосовування

— навести додаткову інформацію на доповнення або зміну існуючих стандартів щодо умов випробовувань та основних елементів (наприклад, напівпровідникових приладів) для їх викори­стовування у силових напівпровідникових перетворювачах;

— навести використовувані у практиці силових перетворювачів дані, розрахункові коефіці­єнти, формули, діаграми.

Частина 1-3 ІЕС 60146-1-3. Трансформатори та реактори

— навести додаткову інформацію щодо характеристик трансформаторів для перетворювачів, відмінних від характеристик звичайних силових трансформаторів. У всьому іншому норми, наведені в ІЕС 60076, стосуються трансформаторів для перетворювачів, якщо вони не суперечать цьо­му стандарту.

1.2 Нормативні посилання

Наведені нижче стандарти містять положення, які через посилання в цьому тексті визна­чають положення цього національного стандарту. На час опублікування міжнародного стандарту зазначені документи бу/пи чинними. Усі стандарти підлягають перегляду, і учасникам угод, ба­зованих на цьому стандарті, рекомендовано застосовувати пізніші видання стандартів, наведе­них нижче. Члени ІЕС та ISO впорядковують каталоги чинних міжнародних стандартів.

ІЕС 60050(151):1978 International Electrotechnical Vocabulary (IEV) — Chapter 151 Electrical and magnetic devices

IEC 60050(441):1984 International Electrotechnical Vocabulary (IEV) — Chapter 441:Switchgear, controlgear and fuses

IEC 60050(551):1982 International Electrotechnical Vocabulary (IEV) — Chapter 551:Power Electronics

IEC 60050(601):1985 International Electrotechnical Vocabulary (IEV) — Chapter 601 Generation, transmission and distribution of electricity. General

IEC 60076:1976 Power transformers

IEC 60555-1:1982 Disturbances in supply systems caused by household appliances and similar electrical equipment — Part 1: Definitions

IEC 60664:1980 Insulation co-ordination within low-voltage systems including clearances and creepage distances for equipment

IEC 60725:1981 Considerations on reference impedance for use in determining the disturbance characteristics of household appliances and similar electrical equipment.

НАЦІОНАЛЬНЕ ПОЯСНЕННЯ

IEC 60050(151): 1978 Міжнародний електротехнічний словник. Частина 151. Електричне і маг­нітне устатковання

ІЕС 60050(441):1984 Міжнародний електротехнічний словник. Частина 441. Комутаційна апаратура, апаратура керування і запобіжники

ІЕС 60050(551):1982 Міжнародний електротехнічний словник. Частина 551. Силова елект­роніка

ІЕС 60050(601):1985 Міжнародний електротехнічний словник. Частина 601. Виробництво, передавання і розподіляння електричної енергії. Загальні положення

ІЕС 60076:1976 Силові трансформатори

ІЕС 60555-1:1982 Завади в системах електропостачання, викликані побутовими приладами й аналогічним електроустаткованням. Частина 1. Терміни та визначення понять

ІЕС 60664:1980 Координація ізоляції в межах низьковольтних систем, охоплюючи проміжки і відстані шляхів витікання для устатковання

ІЕС 60725:1981 Огляд еталонних імпедансів, використовуваних під час визначання харак­теристик збурень, що викликані побутовими приладами та аналогічним електроустаткованням.

Деякі інші стандарти ІЕС наведено для інформації в додатку В.

1.3 Класифікація напівпровідникового силового устатковання та вентилів

1.3.1 Класифікація напівпровідникового силового устатковання

Велика розмаїтість типів силового напівпровідникового устатковання потребує класифікації, що може бути заснована на таких характеристиках:

a) Тип перетворювання та перемикання:

1) перетворювання змінного струму в постійний струм (випрямляч);

2) перетворювання постійного струму у змінний струм (інвертор);

3) перетворювання постійного струму в постійний струм (безпосередній чи дволанко-

вий перетворювач постійної напруги);

4) перетворювання змінного струму в змінний струм (безпосередній чи дволанковий пе­ретворювач змінного струму);

5) перемикання (періодичне чи неперіодичне).

b) Мета перетворювання: у силовій системі перетворювач змінює чи керує однією або кількома характеристиками, такими як:

1) частота (включаючи нульову частоту);

2) рівень напруги;

3) кількість фаз;

4) потік реактивної потужності;

5) якість потужності навантаги.

c) Тип вимикання вентиля (див. рисунок 1). Напівпровідниковий вентиль може бути вимкнено за допомогою комутації, припускаючи, що струм передається іншому вентилю, чи за рахунок запирання, якщо струм вентиля зменшується до нуля перед вмиканням іншого вентиля.

Примітка. Залежно від навантаги обидва типи вимикання вентиля можна зустріти за нормальної роботи перетво­рювача змінного струму в постійний. Класифікація заснована на нормальній роботі за повної навантаги за струмом.

Типи вимикання вентиля може бути охарактеризовано джерелом напруги відімкнення:

1) зовнішня комутація (запирання);

IA) мережева комутація (запирання);

IB) комутація (запирання) за рахунок навантаги;

2) внутрішня комутація (див. також 1.3.2, примітка 2).

d) Тип системи постійного струму: перетворювач, приєднаний щонайменше до однієї сис­теми постійного струму, може бути зазвичай цілком чи частково класифіковано як джерело струму чи джерело напруги залежно від того, згладжує струм чи напругу на боці постійного струму.

Для перетворювача, що приєднує систему змінного струму до системи постійного струму, випрямлення відповідає потоку потужності з боку змінного струму у бік постійного струму, а інвертування — потоку потужності в протилежному напрямку.

Для кожного режиму роботи в системі джерела струму струм є односпрямований, але на­пруга може змінювати полярність залежно від напрямку потоку потужності. У системі джерела напруги застосовний зворотний процес.

1.3.2 Класифікація напівпровідникових вентилів

Вентилі, використовувані в силових схемах напівпровідникового устатковання, може бути поділено на такі категорії:

1) некерований вентиль із провідною прямою і непровідною зворотною характеристикою (діод);

2) вентиль з керованою прямою і непровідною зворотною характеристикою (наприклад, тиристорний вентиль, що не проводить у зворотному напрямку);

3) вентиль з керованою прямою і провідною зворотною характеристикою (наприклад, тири­сторний вентиль, що проводить у зворотному напрямку);

4) вентиль з керованою характеристикою в обох напрямках (наприклад, симисторний вентиль).

Примітка 1. Вентиль є керований, якщо його можна перемикати із замкненого стану в провідний за допомогою сиг­налу керування.

Примітка 2. Транзисторний вентиль і вентиль на основі блокованого тиристора можуть бути вимкнені сигналом, що подається чи знімається на (з) електрод(а) керування Тиристори та симетричні тиристори не мають цієї властивості і повинні вимикатися напругами та струмами головного кола.