Главная Автономный инвертор - преобразователь постоянного тока в переменный



ским подзарядом (рис. 10). Процессы выключения тири стора в данной схеме аналогичны раоомотрениым, з« исключением того, что процесс подзаряда «ак самостоя-тельный этап отсутствует; ввод дополнительной энерги! осуществляется автоматически в течение первых дву

этапов. Диаграмма управ

Рис. 9. Диаграмма управляющих импульсов автономного инвертора по схеме рис. 8.

ляющих сигналов соот ветствует показанной на рис. 9, за исключением того, что импульсы под зарядных тиристоров от-сутствуют

П1. .Автономный ик\ вертор с последователь ной линейной коммути-оующей индуктивностью, Линейная коммутирую щая индуктивность конст

руктивно проще иелинейиой, однако она обусловливае существенную зависимость напряжения на коммутирующем конденсаторе от выходного тока и напряжени} инвертора. Стабилизировать напряжение на конденсаторе принципиально можно при использовании источнИ ков по.тзаряда и подзарядных тиристоров. Однако уровень стабилизируемого напряжения на конденсатор( получается значительно выше, чем при нелинейное ппдуктивиостн, что приводит к ухудшению использова

ния силовых элементов ин вертора. Что касается ха рактера процесса коммутации и его этапов, то он


-о--4Krv4-

Рис. 10. Автоном-яый инвертор с последовательным нелинейным коммутирующим дросселем и автоматическим подзарядом,

Рис. 11. Автономный инвертор с параллельным линейным коммутирующим дросселем.

аналогичны рассмотренным для схемы (рис. 8); указанное относится и к .анаграмме управляющих сигналов. Отличие лишь в том, что для данного инвертора пауза .между включением коммутирующего тиристора И основного должна быть равной 3п/1Су2, где L и С -параметры коммутирующего контура,

IV. Автономный инвертор с параллельной линейной коммутирующей индуктивностью (рис. И). Если стабилизация напряжения на коммутирующем конденсаторе осуществляется с помощью подзарядных тиристоров, то диаграмма управляющих сигналов для данного инвертора соответствует показанной на рис, 9 при паузе между передними фронтами импульсов на коммутирующий н основной тиристоры не менее Зт.У1С12,

Для данного типа инвертора при постоянной величине напряжения источника постоянного тока стабилиза» ция напряжения на коммутирующем конденсаторе мо« жет быть обеспечена путем включения основного тири-стора до окончания первого .этапа и при отсутствии дополнительных источников подзаряда (Л. 10). Поясним данное обстоятельство несколько подробнее. В инверторах с линейной индуктивностью в течение второго этапа коммутационного процесса цепь для тока коммутирующей индуктивности следующая: C-U-i(Tz)~Uа-Ту-Др. В нее оказывается включенным источник постоянного тока, через который протекает ток коммутирующей ип-дуктивности.

Энергия, потребляемая ат нсточнака за время второго этапа, зависит от Параметров контура L, С, а также от величины const, тока нагрузки в период коммутации, крторы! можно считать неизменным, и напряжения на коммутирующем конденсаторе. Из перечисленных величин Vd, ill и Uc первые две являются независимыми переменными, а Uc является функцией U,i и ill, а также параметров контура. При максимальной величине /н.макс установится максимальное . значение Ucmhik, с учетом Которого должна быть спроектиров.ана силовая часть инвертора. Переход «о второму этапу при токе /„.макс может быть обеспечен и при токах /н< <-я.ма«с!, если включение основного тиристора производит*, когда ток в контуре коммутации достигнет /н.макс-Независимо от тока нагрузки напряжение на коммутирующем конденсаторе будет неизменным и равным сышс- Время включения основного тиристора относн-



тельно коммутирующего /

Tt-arcsHi"

-смакс

Следует отметить, что указанный режим управле ния инвертором целесообразен только при нерегулируемом источнике постоянного тока.

Таким образом, независимо от конкретного решения отдельных .элементов инвертора для всех вариантов инверторов с двухступенчатой иринудительной коадмутаци-ей диаграмма управляющих сигналов остается неизменной, отличие .касается только длительности промежутка времени между передними фронтами импульсав на ком мутирующий и основной тиристор. Эта длительность определяется для каждого типа инвертора в соответствии с приведенными здесь формулами.

е. УПРАВЛЕНИЕ ВЕНТИЛЬНЫМИ КЛЮЧАМИ И ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ИНВЕРТОРА

Трехфазный АИ (рис. 12) состоит из трех полумосто

ВЫХ инверторов, управляемых со сдвигом ---it радиан на

ВЫХ0Д1ЮЙ частоте инвертора. Если трехфазная нагрузка соединена в звезду и общая точка звезды соединена со средней точкой источника постоянного тока, то ианря жение каждой фазы нагрузки будет соответствовать дна-грамме работы вентильных ключей, полумостового моду-ля, относяи.1егося к данной фазе, с учетом всех особенно стен, выявленных в § 4. Если общий нуль нагрузки н< связан со средней точкой источника постоянного тока, тс


Рис. 12. Трехфазный транзисторный АИ напряжения.

напряжение на каждой фазе нагрузки определяется дйй-rpaiMMofl работы всех вентильных ключей инвертора.

Рассмотрим какие-либо две фазы нагрузки, подключенные К выходным зажимам двух полумостовых модулей. Когда включены однополярные вентильные элементы "обоих .модулей, линейное напряжение равно нулю, так как нагру.зка зашунтироиаиа соответствующими вентильными элементами и участком шипы постоянного тока. Когда включены ра.зиополярные вентильные элементы*, линейное напряжение равно Ua.

Таким образом, в многофазном инверторе ио диаграмме работы вентильных ключей можно однозначно определить линейные напряжения на нагрузке. Фазные напряжения ири соединении нагрузки в звезду по известным линейным определяются в общем случае следующими соотношениями:

1ЛрГ-

Мр) г, (р) + (р) г, [р) + г, (р) г, (р)

11 /„W Аз ip)\гг (Р) +Jx (р)\ + Ihy ip) г, (р) * г7(р) г, Гр) + г, (р) г, {J) + г, (р) г;(р) Vu (Р) [г, (р) + (/»)] -f f/,s (р) 2, ip)

«1 (/) гг (/) 4- гг {р) г, {р) -f г, (р) 2, (р)

г, (р).

Таким образом, в общем случае фазные напряжения определяются «ак программой работы вентильных элементов инвертора, так и импедансами всех фаз нагрузки.

В случае симметричной нагрузки получаем:

t/.(p) = [(y„(pK- t/„(p)]/3; I

иЛР)Р.Лр)-имГА, ]

т. е. фазные напряжения определяются только программой работы ключевых элементов инвертора. В дальнейшем полагаем нагрузку симметричной.

7. ДИАГРАММА РАБОТЫ вентильных КЛЮЧЕЙ " -

ПРИ широтио-импульсном РЕГУЛИРОВАНИИ выходного

НАПРЯЖЕНИЯ

Возможность регулирования выходного напряжения вниз в пределах, достаточных для управления асинхронным двигателем при нерегулируемом источнике постоянного тока, является ценным свойством автономного инвертора напряжения. PetuenncM задачи наилучшего уп-



оавлеийя вентильными ключами инвертора с точки зрения удовлетворения различным требованиям системы т-\ тономный И)1вертор - асинхронный двигатель занимался; ряд исследователей. Однако, ио мнению авторов, данная \ задача еще ие получила окончательного решения, и .здесь излагаем принципы построения системы управлении инвертором, основанные на материалах теоретического и лабораторного исследования, а также практики внедрения и эксплуатации таких систем.

Напряжение иа каждой фазе нагрузки трехфазного! инвертора определяется диаграммой пключенпого co-J стояния вентилей всех трех фаз, поэтому число возмож- пых значений мгновенного напряжения фазы равноГ числу возможных Комбинаций по тр.и вентиля, относя-1 щихся к разным фазам. Здесь и в дальнейшем предполагается работа вентильных элементов инвертора по] 180°, только в этом случае, как было показано, выходное. напряжение однозначно определяется программой уп- равления и не зависит от нагрузки.

Нумерации вентилей иа рис. 12 соответствуют следующие комбинации включенного состояния вентилей:! 5, 4, J~~4. J, 6 - 1, 6. 3 - 6, 3, 2-3, 2. 5 - 2, 5, 4 - 1.\ 5, 3-2, 4, 6.

Пусть автономный инвертор работает без ШИР, в «аждый момент времени включены три вентиля, и] в каждом последуюпдем периоде повторяемости, равном! rt/3, работают согласно очередности вентили /, 6, 3, 2, 5,\ 4. Затем в течение каждого периода повторяемости для! целей регулирования выходного напряжения одну часть) периода вентили включены, так же ка« и без ШИР,] другую часть переключаются в одну из во.зможных ком- бинацнй, отличную от исходной. В процессе регулирова-j ния увеличивается продолжительность нового состояния] A\i и уменьшается время исходного п/3-А-. При какой! программе работы вентилей получаем оптимальное регу-лированне напряжения, исходя из условий: 1) полного] диапазона регулирования от максимального значения до] нуля; 2) максимального отношения действу1оп),его зна- чения основной гармоники к действующему значению] фактического напряжения при регулировании; 3) мини-] мального числа дополнительных переключений вентилей] инвертора.

Допустим, что в одном из периодов повторяемости включены вентиля 5, 3, 2, из семи оставшихся возмож-j

ных комбинаций включений сочетание 3, 2, 5 соответствует нормальному режиму в следующий период повторяемости, н использование его при дополнительном переключении просто равносильно сдвигу выходных напряжений в сторону опережения. Итак, остается шесть вариантов. Допустим, принимается вариант /, 3, 5. Обозначим на последовательности вентилей стрелками вверху вентили, работающие в течение времени п/З-А, а стрелками внизу вентили, работающие во время дополнительного переключения Ai):


В следующий период повторяемости процессов в инверторе работающие вентили сместятся на один вправо, т. е. получаем:

3. 2, 5,

В третий период повторяемости произойдет еще сдвиг на одну цифру вправо и т. д. Таким образом, можно определить работающие вентили в течение периода выходной частоты для каждого из шести вариантов дополнительного переключения. В табл. 1 для каждого вари-aitTa работы ключей при одюм дополнительном переключении указаны форма» фазового напряжения, выражение для основной гармоники, выражение для 1 действующего напряжеиия, число коммутаций вентилей I инвертора за пертзд вьпсодной частоты (ко.ммутаиией называем выключение вентиля инвертора, при этом I одновременно происходит включение противоположного). На рис. 13 показаны зависимости основной гармоники инвертируемого напряжения и коэффициента искажения Г™ i( от величины Дт!). Из табл. 1 Играфиков,на 1рис, 13 видно, что наилучшим образом сформулирован-ным критериям оптимальности удовлетворяют варианты включения вентилей 2, 4. 6 и /. 3, 5, т, е. те, при которых происходит шунтирование нагрузки вентильными элементами анодной или катодной группы, йят •"Ийшем будем рассматривать только такой jBdpHaHT регулирования напряжения, прн котором в на-



0 1 2 [3] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


0.0138