Согласование вторичных источников питания с электрическими сетями и нагрузкой, страница 3

                                         (2.5.16.)

Полезная составляющая i₀(t)определяет уровень активной мощности, потребляемой всеми КЭП. Искажение токопотребления Δi(t) вызвано работой преобразователей КЭП, например процессами возврата реактивной энергии к ОШ автономными инверторами либо процессами модуляции напряжения ОШ ВИП некоторых КЭП.

Переменная составляющая токопотребления Δi(t) в стационарном режиме определяется как пульсация. Она носит периодический характер и является одной из причин пульсации напряжения ОШ. Параметрами пульсаций во временной области являются амплитуда (А_П) и период (Т_П), в частотной области - спектральный состав

                               (2.5.17.)

где ΔI_k и φ_k — амплитуда и начальная фаза составляющей пульсации токопотребления на частоте ω_k.

Амплитуда составляющей токопотребления на частоте ω_k выражается через амплитуды токопотребления отдельных КЭП на этой частоте

                    (2.5.18.)

где I_kj, φ_kj— амплитуда и начальная фаза составляющей токопотребления j - го КЭП на частоте ω_k.

Часть спектра переменной составляющей токопотребления до частоты ω_k ≤ π/Т, где Т — период дискретизации при регулировании ИПН, является наиболее существенной в процессах взаимного влияния подсистем КЭП и СЭС через ОШ. Она может быть скомпенсирована с определенной погрешностью за счет дискретного регулирования i_P(t). Ошибки в регулировании ведут к появлению низкочастотных ω_k<< π/Т составляющих пульсации напряжения на ОШ. Гармоники пульсации токопотребления с частотами ω_k> π/Т характеризуют высокочастотную часть пульсации, которая не может быть подавлена регулятором. ОШ для этой составляющей токопотребления выполняют роль фильтра.

Пульсация напряжения на ОШ зависит от параметров силовой цепи (емкость выходного фильтра СЭС) и быстродействия ИСН. Быстродействие ИПН определяется как время затухания свободных процессов. В случае процессов конечной длительности это время выражается временами, кратными периоду преобразования: t_пСБ = lT, l = 1,2,....

Пусть переменная составляющая токопотребления от ОШ изменяется по гармоничному закону Δi(t) = ΔI_m sinωt (ω ≤ π/T). Ток компенсации этого возмущения запаздывает на время lT = l_тСБ:

                          (2.5.19.)

Тогда амплитуда тока ОШ, определяющая пульсацию напряжения,

                              (2.5.20.)

В случае активно-емкостного сопротивления ОШ (см. рисунок 2.5.2.) амплитуда пульсации напряжения

                     (2.5.21.)

На малых частотах 1/ωС >> R_C, ΔU_m≈ΔI_mlT|C.

Пульсация выходного напряжения СЭС на периодическое возмущение по току нагрузки уменьшается с увеличением быстродействия ИПН и величины емкости выходного фильтра. То же можно сказать и об отклонениях выходного напряжения СЭС в динамических режимах. Минимальная и конечная длительность свободных процессов в СЭС, кроме того, обеспечивает бесконечную степень устойчивости ИПН как импульсной системы в окрестности стационарного режима. Устойчивость определяется как характером свободных процессов в подсистемах СЭС и КЭП, так и взаимовлиянием этих процессов. Если взаимное влияние не превышает 5…10 %, то достаточным условием устойчивости всей СЭП в окрестности стационарного режима будет устойчивость процессов в каждой из ее подсистем.

Чем выше быстродействие ИПН, тем меньше параметры силовых цепей, обеспечивающие требуемую степень независимости напряжения на ОШ от процесса токопотребления и, следовательно, лучше массогабаритные показатели всей СЭС. Для ИПН, как импульсной замкнутой системы, предельное быстродействие при любом из внешних воздействий достигается при минимальной конечной длительности свободного процесса. Обеспечение предельного быстродействия ИПН одновременно уменьшает и степень влияния внутренних процессов в СЭС на устойчивость, например, в переходных режимах СН — ЗУ.