الأسباب والخصائص وطرق الحد من تبديل المكثفات تيار التدفق

I. أسباب تبديل المكثف تيار الاندفاع

السبب الأساسي لتبديل تيار تدفق المكثف هو أن المكثف هو أحد مكونات تخزين الطاقة، ولا يمكن أن يتغير الجهد عبر أطرافه فجأة. في لحظة التشغيل، يكون ذلك مكافئًا لـ "توصيل حمل سعوي فجأة بالدائرة" مع مقاومة حلقة منخفضة للغاية، مما يؤدي إلى تأثير تيار كبير لحظي. وتفصيل الشروط المحددة على النحو التالي:

 

1. التبديل الأول (الحالة غير المشحونة): في لحظة عملية التبديل الأولى للمكثف، تكون لوحاته في حالة غير مشحونة، ويكون الجهد الأولي عبر الأطراف هو 0. بعد التشغيل في هذا الوقت، يتم تطبيق جهد النظام على الفور على طرفي المكثف. نظرًا لأن جهد المكثف لا يمكن أن يتغير فجأة، يتم توليد تيار شحن لحظي في الدائرة. يقتصر هذا التيار فقط على إجمالي مقاومة الحلقة (بما في ذلك محاثة الخط، ومحاثة تسرب المحولات، والمقاومة التسلسلية المكافئة للمكثف ESR). نظرًا لأن مقاومة الحلقة المكافئة صغيرة للغاية (قريبة من حالة الدائرة القصيرة-) في لحظة التشغيل، يتم إنشاء تيار تدفق كبير. يحدث الحد الأقصى لتيار التدفق عادةً في لحظة التشغيل (يتعلق بمرحلة جهد النظام؛ عندما يكون جهد النظام قريبًا من قيمة الذروة أثناء التشغيل، تكون سعة تيار التدفق أكبر نسبيًا).

 

2. إعادة - التبديل بدون تفريغ كافٍ (تبديل مشحون): إذا تمت إعادة تشغيل المكثف - دون تفريغ كافٍ بعد قطعه وإخراجه من التشغيل، فإن سعة تيار تدفق التبديل يمكن أن تصل إلى ضعف التبديل الأول (حالة عدم الشحن). السبب الأساسي هو أنه بعد قطع المكثف، تبقى الشحنات المتبقية على الألواح (إذا لم يتم تفريغها، يكون الجهد المتبقي قريبًا من جهد الطور المقدر للنظام). عند إعادة التشغيل، إذا كان جهد النظام والجهد المتبقي للمكثف في حالة طور معاكسة تمامًا "بقدر متساوٍ واتجاه معاكس"، فإن فرق الجهد اللحظي عبر أطراف المكثف يكون ضعف جهد الطور المقدر، مما يؤدي إلى زيادة حادة في تيار الشحن وبالتالي تيار تدفق أكبر للتحويل. لذلك، لتجنب تلف تيار التدفق الكبير للمعدات الناتج عن تبديل الشحن، يجب تفريغ المكثف بالكامل (عادةً ما يتم تفريغه إلى أقل من الجهد الآمن من خلال مقاومة التفريغ) قبل -إعادة تشغيله بعد قطعه وإخراجه من التشغيل.

 

ثانيا. الخصائص ذات الصلة لتبديل المكثف الحالي

يرتبط مضاعف السعة لتيار تدفق تبديل المكثف بشكل أساسي بعاملين: أولاً، سعة المكثف المتصل (كلما زادت السعة، زادت سعة تيار التدفق عادةً)؛ ثانيًا، سعة الدائرة القصيرة- لموقع التثبيت (كلما زادت سعة الدائرة القصيرة- للنظام، قل محاثة الحلقة المكافئة، وزادت سعة تيار التدفق وزاد تردد التذبذب). إذا تم تركيب المكثف في دائرة ذات سعة دائرة قصيرة - كبيرة، فإن محاثة الحلقة تكون صغيرة والممانعة منخفضة، وبالتالي فإن تيار الدخل ليس له سعة كبيرة فحسب، بل له أيضًا تردد تذبذب أعلى بكثير.

 

تظهر البيانات المقاسة أنه في نظام الطاقة التقليدي، تكون سعة تيار تدفق تبديل المكثف عادة ما بين 5 إلى 15 مرة من التيار المقدر للمكثف (تتأثر القيمة المحددة بمعلمات الحلقة؛ على سبيل المثال، يمكن لتكوين مفاعل متسلسل أن يقلل بشكل كبير من سعة تيار التدفق)؛ تردد التذبذب لتيار التدفق هو بشكل عام 250 ~ 400 هرتز (ينتمي إلى تيار تدفق عالي التردد -)؛ في الوقت نفسه، يصاحب الجهد الزائد اللحظي أثناء عملية التبديل، ويبلغ سعته حوالي 2 ~ 3 أضعاف جهد طور النظام (هذا الجهد الزائد هو جهد زائد عابر مع مدة قصيرة للغاية، ولكنه قد لا يزال يؤثر على عزل المكثف).

شرح احترافي تكميلي: في الهندسة العملية، لقمع تيار تدفق التبديل، عادة ما يتم توصيل مفاعل صغير (مفاعل كبت تيار التدفق) في سلسلة في حلقة المكثف، مما يمكن أن يحد من سعة تيار التدفق إلى 2 ~ 5 أضعاف التيار المقدر، وفي نفس الوقت يقلل من سعة الجهد الزائد العابر لحماية المكثف ومعدات الحلقة.

 

ثالثا. طرق للحد من تبديل المكثفات تيار التدفق

لا يرتبط تيار التشغيل للمكثف بالجهد الأساسي لمصدر الطاقة فحسب، بل يرتبط أيضًا بشكل إيجابي بتردد الجهد (وفقًا لصيغة المفاعلة السعوية X_C= 1/2πfC): عندما يتم تشويه شكل موجة جهد مصدر الطاقة ويتم تطبيق جهد توافقي عالي الترتيب - على المكثف، نظرًا لأن التردد التوافقي أعلى بكثير من التردد الأساسي، فإن المفاعلة السعوية للمكثف ستنخفض بشكل كبير، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في التيار التوافقي الذي يمر عبر المكثف؛ وفي الوقت نفسه، يرتبط تيار المكثف أيضًا بشكل إيجابي بالسعة. كلما كانت السعة أكبر، كلما كانت المفاعلة السعوية أصغر، وكلما زاد التيار المار (بما في ذلك التيار الأساسي والتيار التوافقي)، مما يزيد من تفاقم تشويه شكل موجة الجهد ويشكل حلقة مفرغة.

 

1.للحد بشكل فعال من تيار تدفق تبديل المكثف وقمع تأثير التوافقيات ذات الترتيب العالي-في شبكة الطاقة على المكثف، يعد توصيل مفاعل على التوالي في حلقة المكثف هو الطريقة الأكثر استخدامًا وفعالية في الهندسة. مبدأها الأساسي هو:الحديد الكهربائي Jinneng-مفاعلات المرشح التوافقي الأساسيةزيادة إجمالي المفاعلة الحثية للدائرة، وتكوين رنين متسلسل مع المفاعلة السعوية للمكثف (لتوافقيات محددة)، والتي لا يمكنها فقط تقليل تيار التفريغ عند تشغيل المكثف، بل يمكنها أيضًا منع تسرب التيار التوافقي. إذا تم تحديد معلمات المفاعل المتسلسل بشكل صحيح، فيمكن أن يكون تيار تدفق التبديل محدودًا بشكل ثابت ضمن النطاق المسموح به للمعدات.

عندما يتم استخدام المفاعل المتسلسل فقط للحد من تيار تدفق التبديل، يجب تحديد قدرته (معدل المفاعلة) كقيمة صغيرة، عادة 0.2٪ ~ 1٪ من السعة المقدرة للمكثف (معدل المفاعلة 0.2٪ ~ 1٪). تظهر بيانات التشغيل والاختبار الهندسي أنه عند توصيل مفاعل بمعدل مفاعلة متسلسل قدره 0.2%، يمكن قمع تيار تدفق تبديل المكثف بشكل كبير لتلبية متطلبات تشغيل المعدات التقليدية؛ إذا كان هناك حاجة إلى أخذ قمع التوافقيات (مثل قمع التوافقيات الثالثة والخامسة) في الاعتبار في نفس الوقت، فيمكن زيادة معدل التفاعل بشكل مناسب (مثل 3%، 5%).

 

2. بالإضافة إلى المفاعل المتسلسل، يوجد مفتاح تبديل مكثف حر لتيار التدفق - (مثلمفتاح الثايرستور) هو أيضًا جهاز شائع الاستخدام لقمع تيار التدفق. يتكون هذا النوع من المفاتيح بشكل أساسي من الثايرستور ثنائي الاتجاه، ودائرة الزناد، ودائرة الامتصاص، ودائرة الحماية، ومشتت الحرارة الذكي. بالاعتماد على تقنية تبديل الجهد -الصفرية-الحاصلة على براءة اختراع بشكل مستقل وتقنية إيقاف التيار-الصفرية-الكهربائية، يمكنها تحقيق تبديل مباشر للتيار المتدفق-حر وخالي من التأثير- للمكثفات، مع سرعة استجابة سريعة ومتوسط ​​وقت استجابة أقل من 10 مللي ثانية. يمكن أن يعوض بشكل فعال طلب الطاقة التفاعلية لأحمال الصدمات، ويمكن أن يحل محل جهاز تبديل الموصل التقليدي، مما يتجنب تأثير القوس ومشكلة تدفق التيار أثناء تبديل الموصل.