ПЧ в качестве имитатора генератора

[Jackson]

Коллеги, приветствую!

Вопрос на обсуждение.

Есть необходимость иметь на столе имитатор напряжения трёхфазного генератора с возможностью точного задания изменения частоты и желательно фазы выходного напряжения (задавать угол сдвига фаз между напряжением сети и напряжением генератора, то есть между входом и выходом ПЧ).

Появилась мысль использовать для этого ПЧ. Изменение частоты достаточно в диапазоне +-2 Гц от номинала (номинал - 50 гц) с шагом 0,05 Гц. Нагрузка - не более 1 ампера, т.е. при напряжении 3х400В это не более 0,7 кВт.

Проблемы, которые я вижу:

1. Выходное напряжение должно быть синусоидальным. Есть ПЧ которые это могут более-менее гарантировать? Допустимый THD - не более 5%.
2. Способ задания угла сдвига фаз между сетью и выходом ПЧ - пока думаю как это делать.

По идее, это может быть не ПЧ, а сервоусилитель. И от напряжения 3х400В тоже можно уйти - его можно и понизить до 3х100В - по характеристикам оборудования, которое будет с помощью этой установки работать.

На этом пока мысли остановились...

Если вдруг у кого-то идеи в этом направлении - с радостью выслушаю, потом расскажу и покажу результат естественно.

[Looker]

Проблемы, которые я вижу:
1. Выходное напряжение должно быть синусоидальным. Есть ПЧ которые это могут более-менее гарантировать? Допустимый THD - не более 5%.
2. Способ задания угла сдвига фаз между сетью и выходом ПЧ - пока думаю как это делать.

По п.1. все, которые встречал для 0.4 - ШИМ,со всеми вытекающими последствиями. У Rockwell на 6 Кв - инвертор тока (есть у них применения с длиной кабеля 18 км), близко к синусоиде, про THD ничего не скажу.
По п.2. попробуй пообщаться с метрологами - у них много интересных штучек имеется.

[Универсал]

Ни один из известных мне ПЧ ничего не знает о фазе сети, просто потому, что сеть изначально выпрямляется.
Я, конечно, мог бы что-нибудь придумать, но кому теперь нужны наколенные поделки?

[Михайло]

Автотрансформатор - и точка.

[Jackson]

Автотрансформатор - и точка.

Пока не понимаю, как он поможет. Напряжение поменяет. А частоту и одновременно фазу?

Для сдвига фазы пришел на ум сельсин, но это уже совсем безумная идея.

Решение есть - это Ретом-51 с его модулем Рет-ТН. Но это под два миллиона ценник.

Отправлено спустя 1 минуту 48 секунд:

Ни один из известных мне ПЧ ничего не знает о фазе сети, просто потому, что сеть изначально выпрямляется.

Это понятно. Тут будет уже хорошо если удастся точно задать частоту под сеть или какую надо, а фазу по синхроноскопу подгоним уже (синхроноскоп будет в составе установки).

Но вот отсутствие синусоиды сводит на нет возможность применение ПЧ. :(

[Никита]

Решение есть - это Ретом-51 с его модулем Рет-ТН. Но это под два миллиона ценник.

Именно по этому пути в свое время и пошли, когда учебный стенд для релейщиков нужен был Единственное - не уверен именно за 51. ПЧ не рассматривался априори, ибо кроме частоты и фазы, нужно было моделировать аварийные осциллограммы. А он тут мог много интересного выдать вкупе с квантованием в терминалах. И еще нюанс: ПЧ - это как раз тот самый случай сети без нейтрали. А она при работе с РЗА часто бывает нужна.
Второй вариант - видел у релейщиков на ГЭС огромный (6м длиной) пульт-стенд, еще финского проекта начала 60-х. На намоточных элементах. И напряжения и токи и углы позволял давать какие угодно. Но уже не пользуются заменили одним Ретомом.

[Универсал]

Надо экспериментировать на предмет синусоиды. Если есть под рукой частотник и какие-нибудь дроссели с емкостями.
Частоту модуляции поднять до максимума. Применить двухзвенный LC фильтр, настроенный на частоту ШИМ. Нагрузка какая будет? Настраивать фильтр с нагрузкой. Вопрос - чем контролировать искажения.

img-dRGFok.jpg

[SMax]

А если такой вариант:
https://aliexpress.ru/item/100500373811 ... 6990195497
Усилить выходной сигнал по мощности и трансформировать до нужного напряжения.

Отправлено спустя 34 минуты 59 секунд:
Вот этот вроде как со сдвигом фаз:
https://aliexpress.ru/item/32955977400. ... 6486156608

Отправлено спустя 24 минуты 56 секунд:
Или подобный генератор крутить за вал двигателем с частотным преобразователем.
https://aliexpress.ru/item/100500199797 ... 8361172570

[Jackson]

Именно по этому пути в свое время и пошли, когда учебный стенд для релейщиков нужен был

Для релейщиков - совершенно правильное решение. Но мы (точнее - те курсанты) генераторщики низковольтники, тут есть разница.

Второй вариант - видел у релейщиков на ГЭС огромный (6м длиной) пульт-стенд, еще финского проекта начала 60-х. На намоточных элементах. И напряжения и токи и углы позволял давать какие угодно. Но уже не пользуются заменили одним Ретомом.

Понимаю о чём речь. Он и стОить в наше время будет в несколько раз больше Ретома, и места займёт много.
Самое простое - настоящий генератор. Но нужного компактного сейчас не купить от слова совсем, сделать его никто не берётся (несколько лет ищу), хотя до войны он стОил в закупке после всех растаможек, налогов и трансферов ровно в два раза меньше Ретома. Но эта лавочка закрыта после 24 февраля.

Отправлено спустя 56 секунд:

Нагрузка какая будет?

Нагрузкой будет резистор

[Jackson]

А если такой вариант:
https://aliexpress.ru/item/100500373811 ... 6990195497
Усилить выходной сигнал по мощности и трансформировать до нужного напряжения.

О! По сути это и делает Ретом. Спасибо!

Вот этот вроде как со сдвигом фаз:
https://aliexpress.ru/item/32955977400. ... 6486156608

Ещё интереснее.

Или подобный генератор крутить за вал двигателем с частотным преобразователем.
https://aliexpress.ru/item/100500199797 ... 8361172570

Почти. Но к сожалению генератор на постоянных магнитах не даст возможности нормально управлять возбуждением, это я уже проходил. Их и в РФ много, например "УчТех-Профи" и "ЭЛЗА" массово продают такие стенды. Уже пройденный этап и проверенные грабли.

А вот два варианта выше - это я подумаю. Спасибище!

[pike]

Ближе всего к синусоиде выдавали 3-х уровневые ПЧ (типа такого https://youtu.be/i5bozRpvaks) с выходным фильтром, но, насколько мне известно, основные производители их на малые мощности и напряжения поснимали с производства.

Про сервопривод: там еще дальше от синусоиды, если он под движки с постоянными редкоземельными магнитами.

[Jackson]

Вот этот вроде как со сдвигом фаз:
https://aliexpress.ru/item/32955977400. ... 6486156608

Этот девайс умеет смещать фазу "С" относительно фазы "А". И только. Но направление понятно!

но, насколько мне известно, основные производители их на малые мощности и напряжения поснимали с производства.

Да, есть такое, сняты. :(

Про сервопривод: там еще дальше от синусоиды

Да, и это тоже уже уточнил, отпадает.

[Универсал]

Немаловажную роль в формировании выходного сигнала заданной частоты является частота коммутации транзисторов или тиристоров. Чем выше частота коммутации, тем лучше качество синусоиды на выходе частотника, но возрастают потери в преобразователе. Ниже приведен результат моделирования работы АИТ (на IGBT транзисторах) на активно-индуктивную нагрузку при различных частотах коммутации:

AIT-800gc.jpg

Фильтр-для-частотника.jpg

Частота коммутации 8000 Гц
https://elenergi.ru/raznovidnosti-preob ... stoty.html

[SMax]

Но к сожалению генератор на постоянных магнитах не даст возможности нормально управлять возбуждением, это я уже проходил.

Если не ошибаюсь, автомобильный генератор трехфазный, там только нужно выкинуть встроенные диоды, и у него есть обмотка возбуждения. Ну и трехфазный трансформатор на выход (или три однофазных), чтобы поднять до нужного напряжения.

[Jackson]

Если не ошибаюсь, автомобильный генератор трехфазный,

С этим была проблема. Выкидывается выпрямительный мост и реле-регулятор, должна остаться в чистом виде обмотка возбуждения и три фазы на выход. Проблема была в том что ни один стандартный регулятор напряжения к нему не подцепить - параметры обмотки возбуждения такие. А хотелось бы стандартный, чтобы курсанты работали с реальной вещью, которую увидят потом на практике.

Но я подумаю в эту сторону ещё раз.

[SMax]

Может стандартный регулятор напряжения подправить, чтобы внешне он был как стандартный, а напряжение выдавал скорректированное для автомобильного генератора.

Еще попался вот такой цифровой DDS-генератор:
https://aliexpress.ru/item/400016959467 ... 0578487587

[Alexandr79]

Проблема была в том что ни один стандартный регулятор напряжения к нему не подцепить - параметры обмотки возбуждения такие.

У 24-х вольтовых генераторов (камаз и т.п.) обмотка возбуждения , если склероз не изменяет, по параметрам близка к возбудителям силовых генераторов (15-17 ом, ток до 5 а). Но я подозреваю, что частота переменного напряжения, судя по количеству полюсов ротора, будет там сильно больше 50 Hz, а если сильно снизить обороты ротора, то вряд ли он потянет 700 ватт нагрузки, да и форма синусоиды может несколько отличаться от сетевой. Эти генераторы всё-таки заточены под выжимание максимальной мощности (на постоянном токе) при минимальных габаритах, а не на то, чтобы колхозить из них учебные пособия по всяким синхронизациям.

[Jackson]

Проблема была в том что ни один стандартный регулятор напряжения к нему не подцепить - параметры обмотки возбуждения такие.

У 24-х вольтовых генераторов (камаз и т.п.) обмотка возбуждения , если склероз не изменяет, по параметрам близка к возбудителям силовых генераторов (15-17 ом, ток до 5 а). Но я подозреваю, что частота переменного напряжения, судя по количеству полюсов ротора, будет там сильно больше 50 Hz, а если сильно снизить обороты ротора, то вряд ли он потянет 700 ватт нагрузки, да и форма синусоиды может несколько отличаться от сетевой. Эти генераторы всё-таки заточены под выжимание максимальной мощности (на постоянном токе) при минимальных габаритах, а не на то, чтобы колхозить из них учебные пособия по всяким синхронизациям.

Да, тут нужен эксперимент. Взять парочку разных генераторов и с ними попробовать. Я подозреваю что проблемы начнутся уже на этапе демонтажа выпрямительного блока - он может быть интегрирован в обмотку или в корпус, а даже если не будет то он же играет роль промежуточного клеммника, который придется изобретать в таком мелком габарите.

Отправлено спустя 4 минуты 12 секунд:
На самом деле под текущий запрос мощности даже в 200 ватт будет более чем достаточно. А вот те правильные генераторы, про которые я говорил, имеют мощность 450 ватт. Это порог разумной мощности, потому что если её увеличивать то растёт габарит всего агрегата и он уже не влезает в стандартный корпус шкафа 600 мм (неудобно), а если уменьшать до 100 ватт то начинают влиять на работу все вспомогательные цепи (измерительные например) - сказывается собственное потребление элементов стенда. Даже питание катушек контакторов на 450-ваттный генератор вешать уже становится плохо, это опыт.

В общем, идея тоже имеет право на жизнь, надо проверять.

[Alexandr79]

Я подозреваю что проблемы начнутся уже на этапе демонтажа выпрямительного блока

У не сильно новомодных генераторов проблем там особых нет, всё легкосъёмное и всё легко поддаётся колхозным доработкам. Диодный мост так-то и снимать не обязательно, пускай висит для "мебели", вывести три провода с обмоток статора наружу проблем нет. Нейтраль звезды обмоток не всегда выведена наружу (зависит от модели генератора). Ну и модель генератора, наверное, лучше брать с выносным регулятором (внутри только щётки без встроенного регулятора). Ассортимент этих генераторов сейчас очень разнообразный. В идеале, конечно, лучше подружиться с каким-нибудь автоэлектриком на автобазе, где есть стенд для проверки генераторов и большой парк техники, чтобы можно было на стенде понаблюдать за разными параметрами генератора (а то покупать генератор для эксперимента сейчас тоже несколько накладно).