Erään verkkovaihtosuuntaajan soveltaminen keskeytymättömään sähkönsyöttöön

Abstract

Tämän diplomityön tarkoituksena on tutkia jänniteohjatun pakkokommutoidun vaihtosuuntaajan soveltuvuutta sähkönsyötönvarmistamiseen. Tavoitteena on yksinkertaistaa staattista keskeytymättömän sähkönsyöttöjärjestelmää käyttäen myötäkytkentäistä toimintaperiaatetta, jossa kuormitus saa syöttönsä normaalisti syöttävästä verkosta akuston ja vaihtosuuntaajan ollessa varallekytkettynä sähköverkon rinnalla. Tehopuolijohteiden ja mikroelektroniikan kehitys luovat uusia toteutusmahdollisuuksia myös sähkönsyötön varmistamisessa. Tehotransistorein tai GTO- tyristorein toteutettua vaihtosuuntaajaa käyttäen voidaan samaa vaihtosuuntaajaa hyödyntää paitsi varavoimalaitteena sähkökatkon aikana myös akuston varaajana ja loistehon kompensoijana. Kun vaihtosuuntaaja kytketään verkkoon sarjakuristimien avulla, on järjestelmän toimintaperiaate perinteisen tahtigeneraattorin kaltainen. Järjestelmä on perinteisiä toteutuksia yksinkertaisempi ja toiminnaltaan monipuolisempi. Myötäkytkentäisessä toimintamuodossa tarvitaan syöttöverkon puolella nopeaa kytkintä järjestelmän hallitsemiseksi verkonvika- ja häiriötilanteissa. Kytkin voidaan konstruoida tehotransistoria tai hilalta sammutettavaa tyristoria hyväksi käyttäen aina 1000 Atehollisvirralle saakka. Järjestelmän säätö on täysin digitaalinen. Säädössä voidaan erottaa kolme eri toimintatilaa: kuormituksensyöttö, akuston varaus ja loistehon kompensointi sekä vaihtovaravoiman syötöstä yleiseen sähköverkkoon tai päinvastoin. Syöttävän verkon transientit vaikuttavat myötäkytkentäisessä toimintamuodossa kuormitukseen sellaisenaan. Järjestelmän tilan vaihto saattaa myös aiheuttaa transientteja kuormituksen navoissa. Näiden muutosilmiöiden pohjalta voidaan tarkastella vaihtosuuntaajan säädölle ja verkkokytkimen nopeudelle asetettavia vaatimuksia. /Kir09