Материал: s_electro

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Как и в зависимом, так и в автономном инверторе тока есть ограничение на предельное значение тока нагрузки, поскольку с ростом тока нагрузки ускоряется процесс перезаряда конденсатора после каждой коммутации, а значит, уменьшается время приложения к тиристору отрицательного напряжения для восстановления его управляющих свойств, как это видно из диаграммы на рис. 2.1.3. Можно показать [11], что это время tсх на рис. 2.1.3, которое не может быть меньше, чем время восстановления управляющих свойств тиристора tв, равно

β = ω tсх	= R* ln	2		≥ ω tв .	(2.1.8)
β = ω tсх	= R* ln	−	π	≥ ω tв .	(2.1.8)
		−	R*
		1 + e	R*

С другой стороны, угол β определяет связь переменного напряжения на выходе инвертора Uвых с постоянным напряжением на его входе Uвх. В соответствии с регулировочной характеристикой управляемого выпрямителя имеем

Ud =Uвх = Кп.нUвых cosβ,			(2.1.9)
откуда
Uвых =	Uвх
		.	(2.1.9)
	cosβКп.н

Таким образом, на основании выполненного анализа можно заключить, что инвертор тока:

•не допускает режимов холостого хода и имеет ограничение по предельному значению тока нагрузки;

•имеет внешнюю характеристику с участком резкого спада напряжения;

•имеет форму выходного напряжения, зависящую от величины нагрузки (треугольная форма в режимах, близких к холостому ходу, и синусоидальная – в режимах предельных нагрузок);

•является инерционным преобразователем, так как скорость изменения режима определяется скоростью изменения тока в реакторе с большой индук-

тивностью Ld;

•не рационален для получения низких частот выходного напряжения, так как при этом возрастают массогабаритные показатели реактора и конденсатора.

Для ослабления этих недостатков или даже устранения некоторых из них модифицируют классическую схему [13] так называемого параллельного инвертора тока за счет [14-22]:

•введения дополнительных конденсаторов на выходе инвертора;

•введения отсекающих вентилей;

•введения вентилей обратного тока;

•введения тиристорно-индуктивного регулятора;

Рис. 2.1.6

•применения широтно-импульсного регулирования выходного тока ин-

вертора;

•применения векторного (фазового) регулирования.

Ниже кратко рассмотрены указанные варианты инверторов тока.

2.1.2.РАЗВИТИЕ СХЕМОТЕХНИКИ ИНВЕРТОРОВ ТОКА

2.1.2.1.ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА

При запредельных токах нагрузки параллельного инвертора тока, вызывающих невосстановление управляющих свойств проводящего тиристора, происходит короткое замыкание источника входного напряжения через невосстановившийся тиристор и вновь включенный очередной тиристор, т.е. через две ветви моста. Можно схемным решением ограничить предельно возможный ток, отбираемый с выхода мостового коммутатора, если подключить нагрузку параллельно части расщепленного компенсирующего конденсатора, как показано на рис. 2.1.6.

Здесь конденсатор С1 будет ограничивать предельную величину тока iи, отбираемого с выхода тиристорного коммутатора, по мере уменьшения сопротивления нагрузки R. В пределе, при коротком замыкании в нагрузке (R = 0) инвертор переходит в режим холостого хода с емкостью С1 (С2 закорочена), раскачивая напряжение на ней до бес-

конечности в соответствии с внешней характеристикой параллельного инвертора. Это требует принятия дополнительных мер (рассматриваемых ниже) по ограничению выходного напряжения инвертора, в то время как ток короткого замыкания нагрузки здесь уже вначале ограничен самой схемой.

2.1.2.2. ИНВЕРТОР ТОКА С ОТСЕКАЮЩИМИ ВЕНТИЛЯМИ

Из принципа работы параллельного инвертора тока на тиристорах видно, что переменный ток инвертора iи должен опережать переменное напряжение

на выходе инвертора Uвых на угол β. Это опережение обеспечивается за счет реактивной мощности конденсатора QC, которая расходуется на компенсацию реактивной мощности нагрузки Qн при отстающей фазе ϕ тока относительно напряжения и реактивной мощности на коммутацию Qк, пропорциональную углу β и необходимую для восстановления управляющих свойств вентиля после его выключения. Тогда уравнение баланса реактивных мощностей на выходе инвертора тока будет иметь вид с учетом векторной диаграммы рис. 2.1.7

Рис. 2.1.7

QC = ωCU2 2 = Qн +Qк = Pнtgϕ+ Pн tg β,

(2.1.10)

откуда

C = Pн(tgβ+ tg ϕн ).

ωU

(2.1.11)

Из этого соотношения видно, что при заданной активной мощности нагрузки Pн, ее cos ϕн и требуемом тиристорами угле β на их восстановление, величина емкости обратно пропорциональна частоте выходного напряжения ω.

Из данного результата следуют два важных вывода. Во-первых, параллельный инвертор тока трудно применять для получения низких частот выходного напряжения из-за больших значений емкости конденсатора, а также больших значений индуктив-

ности реактора Ld в звене постоянного тока, призванного подавлять во входном токе инвертора гармонику тока, кратную удвоенной частоте инвертора

(см. рис. 2.1.1,б). Во-вторых, параллельный инвертор тока плохо подходит для получения выходного напряжения с регулируемой частотой, например для целей построения регулируемого электропривода переменного тока, так как переизбыток реактивной мощности конденсатора на высоких частотах будет приводить к резкому росту напряжения на выходе инвертора в соответствии с уравнением внешней характеристики (2.1.5).

Для устранения указанных недостатков используют схему инвертора тока с отсекающими вентилями, которые могут быть и управляемыми [10,11]. Поскольку такой инвертор тока позволяет регулировать частоту выходного напряжения, рационально рассмотреть пример трехфазного инвертора тока с отсекающими вентилями, предназначенного для питания трехфазных асинхронных двигателей. Схема такого инвертора показана на рис. 2.1.8 и содержит две группы коммутирующих конденсаторов: С1, С3, С5 для катодной группы вентилей Т1, Т3, Т5 и С2, С4, С6 для анодной группы вентилей Т2, Т4, Т6. Конденсаторы отделены от фаз нагрузки ZA, ZB, ZC соответствующими отсе-

кающими
диодами D1-	D6.

РИС. 2.1.8

В любой момент времени в схеме открыты два тиристора, один в катодной группе и один в анодной группе, например Т1 и Т2, через которые питаются фазы С и А нагрузки. Это означает, что каждый тиристор работает по одной трети периода выходного напряжения. Такой режим есть следствие так назы-

ваемого 120-градусного алгоритма управления инвертором. Конденсаторы С1

и С5 заряжены в полярности, указанной на рис. 2.1.8. При включении очередного тиристора Т3 к тиристору Т1 скачком прикладывается в обратном направлении напряжение конденсатора С1 и тиристор Т1 выключается. Так как

в цепи постоянного тока протекает неизменный ток id = id, то теперь этот ток вместо тиристора Т1 потечет через конденсатор С1 и параллельную ему цепочку из последовательных конденсаторов С5 и С3. В момент смены полярности напряжения на конденсаторе С1 закончится действие отрицательного напряжения на тиристоре Т1 и он восстановит свои управляющие свойства. Другой характерный момент процесса коммутации связан с фактом достижения напряжением на конденсаторе С1 линейного напряжения UАВ. С этого момен-

та начнется коммутация тока нагрузки, равного Id, из фазы А в фазу В по контуру С5 -D3 -ZB - ZA - D1 - C5. Этот процесс аналогичен процессу коммутации в диодном выпрямителе, только вместо напряжения сети коммутирующим напряжением является напряжение на конденсаторе С1. В процессе коммутации ток фазы В нагрузки нарастает, а ток фазы А уменьшается так, что сумма то-

ков остается равной току Id. Конденсатор С1 продолжает дозаряжаться до момента времени, пока не спадет к нулю ток фазы А и диод D1 не закроется. В этот характерный момент коммутации инвертор переходит в новое состояние с открытыми тиристорами Т3 и Т2 и с токами в фазах В и С нагрузки. При этом емкость С1 перезарядилась в обратную полярность напряжения, емкость С5 разрядилась, а емкость С3 зарядилась в полярность минус слева, плюс справа и подготовилась для коммутации тока с тиристора Т3 на тиристор Т5 через 1200. Через шестую часть периода произойдет аналогичная коммутация в анодной группе вентилей при включении тиристора Т4, при этом заряженные в указанной полярности емкости С2 и С6 подготовлены для обеспечения выключения тиристора Т2.

Таким образом, емкости в этом инверторе подключаются параллельно нагрузке только на время коммутации токов в фазах нагрузки, поэтому они и

названы коммутирующими. Их величина не зависит от значения реактивной мощности нагрузки, что и позволяет работать инвертору тока с отсекающими диодами на любую нагрузку и при любой частоте выходного напряжения в пределах коммутирующей способности емкостей.

2.1.2.3 ИНВЕРТОР ТОКА С ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ ОБРАТНОГО ТОКА

Для предотвращения чрезмерного возрастания напряжения на выходе инвертора тока при малых нагрузках в соответствии с уравнением внешней характеристики (2.1.4) на его выход вводят выпрямитель обратного тока, нагруженный на противоЭДС требуемого уровня (рис. 2.1.9). Реактор L0B в цепи постоянного тока выпрямителя обратного тока на диодах D1 – D4 обеспечивает режим непрерывного тока в цепи. При этом внешняя характеристика инвертора тока будет иметь участок ограничения напряжения при малых нагруз-

ках (рис. 2.1.10).

РИС. 2.1.9

РИС. 2.1.10

Практически неудобно иметь второй источник постоянного напряжения, необходимый для нагрузки выпрямителя обратного тока. Непосредственно

подключить выход этого выпрямителя к источнику входного напряжения Uвх

Источник: https://studfile.net/preview/13523282/

Смотрите также:





Изложение содержания дела, по которому приняты судебные постановления
_1-тема-СтрМетал
_1966(~1
_files_materials_5053_prog.ntr
_Антонян Ю.М., Сексуальные преступления. Чикатило и другие
_РГР № 1 (2)