ДСТУ 4194-1-2:2004 Полупроводниковые преобразователи. Преобразователи с сетевой коммутацией. Часть 1-2. Руководство по выбору и применению (IEC/TR 60146-1-2:1991, MOD)

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

ПЕРЕТВОРЮВАЧІ НАПІВПРОВІДНИКОВІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З МЕРЕЖЕВОЮ КОМУТАЦІЄЮ
Частина 1-2. Настанови щодо вибирання та застосовування

(IEC/TR 60146-1-2:1991, MOD)
ДСТУ 4194-1-2:2004

 

Київ
ДЕРЖСПОЖИВСТАНДАРТ УКРАЇНИ
2006

ПЕРЕДМОВА

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

РОЗРОБНИКИ: П. Андрієнко, д-р техн. наук; Ю. Барахта (керівник розробки); С. Ніконова; Л. Селезньова; Л. Федько

2 ПРИЙНЯТО ТА НАДАНО ЧИННОСТІ: наказ Держспоживстандарту України від 2 серпня 2004 р. № 169 3 2006-01-01

3 Національний стандарт відповідає IEC/TR 60146-1-2:1991 Semiconductor converters — General requirements and line commutated convertors — Part 1-2: Application guide (Напівпровідникові перетворювачі. Загальні вимоги і перетворювачі з мережевою комутацією. Частина 1-2. Настанови щодо застосовування) 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 Застосовування силових напівпровідникових перетворювачів

1.2.1 Перетворювальне устатковання

1.2.2 Види джерела живлення (активна та реактивна потужність)

1.3 Технічні дані устатковання

1.3.1 Основні технічні дані

1.3.2 Додаткова інформація

1.3.3 Незвичайні умови експлуатування

1.4 Трансформатори та реактори для перетворювачів

1.5 Розрахункові коефіцієнти

1.5.1 Відношення напруг

1.5.2 Коефіцієнт струму трансформатора на боці мережі

1.5.3 Коефіцієнт струму на вентильному боці трансформатора

1.5.4 Спад напруги

1.5.5 Магнітопровід

1.5.6 Коефіцієнт втрат потужності

1.6 Паралельні та послідовні з’єднання

1.6.1 Паралельне чи послідовне з’єднання вентильних приладів

1.6.2 Паралельне чи послідовне з'єднання блоків та пристроїв

1.7 Коефіцієнт потужності

1.7.1 Загальні положення

1.7.2 Познаки, використовувані для визначання коефіцієнта зсуву фаз

1.7.3 Кругова діаграма для наближеного оцінювання коефіцієнта зсуву фаз та реактивної потужності у випрямному та інверторному режимах

1.7.4 Розрахунок коефіцієнта зсуву фаз

1.7.5 Коефіцієнт перетворення

1.8 Спадання постійної напруги

1.8.1 Внутрішній спад постійної напруги

1.8.2 Спад постійної напруги, обумовлений повним опором мережі змінного струму

1.8.3 Інформація щодо спаду постійної напруги перетворювача, що повинна бути узгоджена постачальником і покупцем

1.9 Обмежування напруги для надійної комутації в інверторному режимі

1.10 Форма кривої змінної напруги

2 Терміни та визначення понять

2.1 Терміни та визначення понять стосовно пошкоджень перетворювача

2.1.1 Перекидання (IEV 551-05-58, змінений)

2.1.2 Пропуск вмикання (IEV 551-05-57, змінений)

2.1.3 Тимчасовий пробій (IEV 551-05-53, змінений)

2.1.4 Пробій (IEV 551-05-59, змінений)

2.1.5 Помилкове вмикання (IEV 551-05-56, змінений)

2.1.6 Порушення комутації (IEV 551-05-52, змінений)

2.2 Терміни та визначення понять стосовно перехідних процесів у перетворювачі

2.2.1 Перехідні процеси на боці постійного струму

2.2.2 Комутаційні перехідні процеси в мережі (повторювані перехідні процеси)

3 Дані щодо застосовування

3.1 Практичний розрахунок робочих параметрів

3.1.1 Припущення

3.1.2 Попередній розрахунок

3.1.3 Розрахунок робочих параметрів

3.2 Змінювання напруги джерела живлення, обумовлене навантагою перетворювача

3.2.1 Змінювання основної гармоніки напруги

3.2.2 Мінімальне значення R_sc під час змінювання напруги

3.2.3 Коефіцієнт трансформації перетворювача

3.2.4 Характеристики трансформатора

3.3 Компенсація споживаної реактивної потужності перетворювача

3.3.1 Середнє значення споживаної реактивної потужності

3.3.2 Необхідна компенсація середнього значення реактивної потужності

3.3.3 Коливання напруги з фіксованою компенсацією реактивної потужності

3.4 Вміст гармонік у постійній напрузі

3.5 Спотворення напруги живлення

3.5.1 Комутаційні провали

3.5.2 Робота декількох перетворювачів від одного джерела

3.6 Параметри на боці мережі

3.6.1 Дійове значення сили струму на боці мережі

3.6.2 Гармоніки на боці мережі, наближений метод оцінювання для шестипульсного перетворювача

3.6.3 Вимоги мінімального значення R_sc для коефіцієнта гармонік

3.6.4 Розрахунок спектра гармонік струму

3.6.5 Оцінювання фазового зсуву гармонік струму

3.6.6 Підсумовування гармонік струму

3.6.7 Максимальне та середнє значення спектра гармонік

3.6.8 Фазовий зсув трансформатора

3.6.9 Послідовне керування двома шестипульсними перетворювачами

3.7 Компенсація коефіцієнта потужності та коефіцієнта гармонік

3.7.1 Резонансна частота

3.7.2 Безпосереднє під’єднання конденсаторної батареї

3.7.3 Оцінювання резонансної частоти

3.7.4 Реактори розстроювання

3.7.5 Пульсації за частоти керування (носійної частоти)

3.8 Інші розуміння

3.8.1 Довільна оперативна ситуація

3.8.2 Субгармонійна нестабільність

3.8.3 Фільтри гармонік

3.8.4 Приблизна ємність кабелів

3.9 Розрахунок постійного струму короткого замикання перетворювачів

3.10 Настанови щодо вибирання класу несприйнятливості

3.10.1 Клас несприйнятливості перетворювачів

3.10.2 Вибирання класу несприйнятливості

4 Вимоги до випробовування

4.1 Вимірювання втрат потужності під час випробовування коротким замиканням

4.1.1 Однофазні схеми

4.1.2 Багатофазні двопівперіодні схеми

4.1.3 Багатофазні нульові схеми

4.2 Методика визначання втрат потужності методом короткого замикання

4.3 Методи випробовування

4.3.1 Метод А1

4.3.2 Метод В

4.3.3 Метод С

4.3.4 Метод D

4.3.5 Метод Е

4.3.6 Метод А2

5 Вимоги до робочих характеристик

5.1 Визначання розрахункових значень максимальні навантаги за струмом

5.2 Визначення та літерні познаки стосовно дійсної температури переходу

5.2.1 Літерні познаки

5.2.2 Тепловий опір,

5.2.3 Перехідний тепловий опір

5.2.4 Дійсна температура переходу

5.3 Визначання можливої максимальної навантаги розрахунком дійсної температури переходу

5.3.1 Наближені форми силових імпульсів, що прикладають до напівпровідникових приладів

5.3.2 Метод суміщення для розрахунку температури

5.3.3 Розрахунок дійсної температури переходу за тривалої навантаги

5.3.4 Розрахунок дійсної температури переходу під час циклічних навантаг

5.3.5 Розрахунок дійсної температури переходу для декількох типових випадків застосовування

5.4 Вплив режимів роботи схеми на напругу, прикладену до елементів перетворювача

6 Робота перетворювача

6.1 Стабілізація

6.2 Статичні характеристики

6.3 Динамічні характеристики системи регулювання

6.4 Спосіб роботи однокомплектних та двокомплектних перетворювачів

6.4.1 Схема однокомплектного перетворювача

6.4.2 Схеми двокомплектного перетворювача та обмеження для випрямного

та інверторного режимів

6.5 Перехідний струм

6.6 Зменшення зрівняльного постійного струму в схемах двокомплектного перетворювача

6.6.1 Обмежування кутів затримки

6.6.2 Регулювання сили зрівняльного струму

6.6.3 Блокування імпульсів керування

6.7 Принцип роботи реверсивних перетворювачів для керування двигунами постійного струму

6.7.1 Реверсування поля двигуна

6.7.2 Реверсування якоря двигуна за допомогою перемикача полярності

6.7.3 Двокомплектний перетворювач у колі якоря двигуна

7 Пошкодження перетворювача

7.1 Загальні положення

7.2 Знаходження пошкоджень

8 Технічне обслуговування

Додаток А Бібліографія

Додаток НА Перелік технічних відхилів та їх пояснення

Рисунки

1 — Кругова діаграма для наближеного оцінювання коефіцієнта зсуву фаз

2 — Залежності коефіцієнта зсуву фаз від d_xN для р = 6

3 — Залежності коефіцієнта зсуву фаз від c/_xN для р = 12

4 — diN У Функції від d_xN для р = 6 та р = 12

5 — Форма кривої змінної напруги

6 — Напруги у разі пошкодження перетворювача

7 — Спектр гармонік струму на боці мережі у разі р = 6

8 — Вплив потужності конденсатора та навантажування двигунами змінного струму на резонансну частоту та коефіцієнт підсилення

9 — Приклад розподілення потужності

10 — Метод випробовування А1

11 — Метод випробовування D

12 — Одинична максимальна навантага

13 — Повторювані максимальні навантаги

14 — Наближені форми силових імпульсів

15 — Розрахунок дійсної температури переходу за тривалої навантаги

16 — Розрахунок дійсної температури переходу під час циклічних навантаг

17 — Вплив режимів роботи схеми на напругу, прикладену до елементів перетворювача

18 — Форма постійної напруги для різних кутів затримки

19 — Постійна напруга для різних навантаг і кутів затримки

20 — Межі постійної напруги для інверторного режиму

21 — Постійна напруга в режимі перехідного струму

22 — Послідовність роботи перетворювачів під час керування реверсивним двигуном постійного струму

Таблиці

1 — Схеми з’єднання та розрахункові коефіцієнти

2 — Значення /_L* (a,u)//_L

3 — Вимоги мінімального значення R_sc для мереж низької напруги

4 — Фазовий зсув трансформатора та порядок гармонік

5 — Приблизне значення квар/км кабелів

6 — Значення струмів короткого замикання перетворювача

7 — Розрахункові значення для прикладу на рисунку 9

8 — Дійсна температура переходу

9 — Перевіряння працездатності

НАЦІОНАЛЬНИЙ ВСТУП

Цей стандарт є переклад (версія en) ІЕС 60146-1-2:1991 Semiconductor convertors — General requirements and line commutated convertors — Part 1-2: Application guide (Напівпровідникові перетворювачі. Загальні вимоги і перетворювачі з мережевою комутацією. Частина 1-2. Настанови щодо застосовування) з окремими технічними змінами.

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

Стандарт містить вимоги, які відповідають чинному законодавству.

До стандарту внесено окремі зміни, зумовлені 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 НА.

Стандарт доповнено розділом «Технічне обслуговування».

Пояснення: доповнення виконано для приведення у відповідність до положень національної стандартизації України.

До стандарту внесено такі редакційні зміни:

— термін «звіт» замінено на термін «стандарт»;

— вилучено вступний довідковий матеріал («FOREWORD») та інформаційний додаток В міжнародного стандарту, які безпосередньо не стосуються теми стандарту;

— змінено назву для узгодження з чинними національними стандартами;

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

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

— використана познака tg замість tan.

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

Міжнародний документ ІЕС 60050(551):1982, на який є посилання у ІЕС 60146-1-2:1991, анульовано і замінено на ІЕС 60050(551):1998.

Міжнародні документи ІЕС 60070:1967 та ІЕС 60664:1980 не прийняті 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    
(ДП «УкрНДНЦ»).

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

ПЕРЕТВОРЮВАЧІ НАПІВПРОВІДНИКОВІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З МЕРЕЖЕВОЮ КОМУТАЦІЄЮ
Частина 1-2. Настанови щодо вибирання та застосовування

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С СЕТЕВОЙ КОММУТАЦИЕЙ
Часть 1-2. Руководство по выбору и применению

SEMICONDUCTOR CONVERTORS LINE COMMUTATED CONVERTORS
Part 1-2. Manual at a choice and application

Чинний від 2006-01-01

1 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

1.1 Сфера застосування

Цей стандарт дає настанови щодо змінювання вимог ІЕС 60146-1-1 для погодження їхнього поширення на спеціальні випадки застосовування. Вихідні дані використовують також у технічних моментах, що полегшують застосовування ІЕС 60146-1-1.

Цей стандарт поширюється на перетворювачі з мережевою комутацією та не висуває вимог, крім тих, що стосуються окремих додаткових компонентів, коли чинні стандарти не дають необхідних вказівок.

1.2 Застосовування силових напівпровідникових перетворювачів

Силові напівпровідникові перетворювачі використовують у більшості галузей промисловості для перетворення електричної енергії та для перетворення теплової та механічної енергії в електричну і навпаки.

Приклади

1.2.1 Перетворювальне устатковання

a) навантага постійного струму, керування стабілізованою(-им)(регульованою(-им)) напругою (струмом);

b) силові регулятори змінного струму (з вихідним змінним чи постійним струмом);

c) змінювання частоти змінного струму:

— перетворювачі з мережевою комутацією;

— рекуперація енергії ковзання;

— перетворювачі з електромашинною комутацією;

— перетворювачі з внутрішньою комутацією: джерело напруги; джерело струму;

d) привід з регульованою швидкістю (розглядають в інших стандартах ІЕС);

e) електрохімічні процеси (електроліз, гальванопластика, електрофорез);

f) джерела живлення для обчислювальних машин;

д) тягові підстанції, залізниці, трамваї, шахти, електричні транспортні засоби;

h) телефонні джерела живлення;

і) джерела живлення для електромагнітів та обмоток збудження; j) джерела живлення постійного струму радіопередавальних пристроїв; к) плазмові ліхтарі;

І) джерела живлення постійного струму дугових печей; т) перетворення сонячної енергії тощо.

1.2.2. Види джерела живлення (активна та реактивна потужність)

a) мережі високої та середньої напруги (транспорт і розподілення, коригування коефіцієнта потужності промислових мереж);

b) мережі низької напруги (енергозбереження);

c) автономні чи резервні електростанції;

d) джерела живлення постійного чи змінного струму від сонячної, вітрової чи хімічної енергії.

Примітка. Деякі з перелічених вище випадків застосовування розглядають у Публікаціях ІЕС як тих, що існують, так і розроблюваних.

1.3 Технічні дані устатковання

1.3.1 Основні технічні дані

Див. 3.11.4 ІЕС 60146-1-1. Паспортна табличка.

1.3.2 Додаткова інформація

На додаток до основних характеристик, що їх зазначають на паспортній табличці відповідно до вимог ІЕС 60146-1-1, необхідно скласти перелік іншої важливої інформації, що стосується споживача чи самого устатковання.

1.3.2.1 Джерело живленняя

a) напруга та частота (за наявності); діапазон змінювання номінальних значень, небаланс, короткочасні перебої;

b) потужність короткого замикання (або характеристика кабелів, ліній і трансформаторів): мінімальне, середньостатистичне та максимальне значення;

c) інші навантаги, що існують (двигуни, конденсатори, печі тощо);

d) межі збурень (що спостерігаються чи припустимих);

e) спосіб заземлення.

1.3.2.2 Вихідні технічні дані

a) вихідна напруга та частота (за наявності);

b) необхідний діапазон змінювання (плавне чи східчасте);

c) здатність до реверсування напруги і (або) струму (квадрант(и) роботи);

d) допустимі межі змінювання напруги, струму, частоти;

e) характер навантаги;

f) спосіб заземлювання.

1.3.2.3 Умови довкілля

a) помірний, тропічний, холодний клімат;

b) температура, вологість, вміст пилу (за відсутності передбачено використовування ІЕС 60664, ступінь 1);

c) незвичайні умови експлуатування;

d) внутрішнє чи зовнішнє установлювання;

e) ступінь захисту (відповідно до норм ІЕС);

f) відповідність конкретним стандартам (ІЕС чи іншим, зокрема нормам з безпеки)..

1.3.2.4 Електричні умови експлуатування

a) категорія шин живлення:

— спеціально призначена мережа (тільки для перетворювачів);

— мережа загальної призначеності (охоплюючи навантаги з двигунами змінного струму);

— високоякісна мережа (живлення навантаг з низьким рівнем несприйнятливості, таких як обчислювальні машини, медичне устатковання тощо);

b) клас несприйнятливості устатковання: для одного чи декількох параметрів може бути обрано різний клас несприйнятливості.

1.3.3 Незвичайні умови експлуатування

1.3.3.1 Температурні умови, що відрізняються від нормальних

Перевагу надають значенням температурних умов навколишнього середовища, наведеним в ІЕС 60146-1-1, 2.2.2 — 2.2.2.1.

Під час розглядання особливих умов необхідно враховувати таке:

a) для блоків та трансформатора перетворювача може бути встановлена різна температура охолоджувального середовища. Значення температури охолоджувального середовища для трансформаторів наведені в ІЕС 60146-1-3, а для блоків — у ІЕС 60146-1-1;

b) мінімальну та максимальну температуру навколишнього повітря чи температуру охолоджувального середовища може бути зазначено покупцем чи постачальником..

1.3.3.2 Вміст пилу і твердих часток

1.4 Трансформатори та реактори для перетворювачівв

Див. ІЕС 60146-1-3.