Главная Автономный инвертор - преобразователь постоянного тока в переменный



Однако величины гармоник" более высоких порядк будут увеличиваться, причем наибольшее увеличение

литуды, т. е. наибольшая величина-!-, получае)

для гармоник порядка й -бот/гн!, где /пнатура-ный ряд чисел {т~~ 1, 2, 3,.,).

Произведем оценку величины гармоник получение, ряда, а именно /г~6/пл=Р1. Прн максимальном значен] -й грамоники величина у определяется из следующе условия:

knyl6ti~n/2 нли y=:3nfk.

При полученном значении у отношение fe-й rap-Moi ки к основной равно:

i 1

Нвкс.

sin-

sin;

л те

sinfe--sin-

Поскольку /г>1, й>5, можно произвести зам

--4. С учетом указанной заме

подставляя вместо к втп-tl, получаем:

ssst-

л/6/г

, f «

sin тп

Зл sin

Итак, при увеличении числа дополнительных ком] таций п получаем монотонное уменьшение величины гармоник инвертируемого напряжения, для котор справедливо условие к/п<.3, гармоники более высак порядка увеличиваются, причем их наибольшее отноч ние к основной равно 2/л для гармоник порядка бтп-При увеличении и получаем в процессе регулирова! увеличение амплитуды грамоник более высокого nof ка, что при индуктивной нагрузке в Меньшей степ искажает форму тока, В этом смысле справедл! утверждение о том, что при индуктивной нагрузке увеличении числа дополнительных коммутаций йнве{ руемое напряжение получаем более качественным, xi можно показать, что коэффициент искажения не зави от п.

Как было показано, возможны два варианта дополнительного переключения вентилей, при котором выходное напряжение равно нулю в течение времени Ai Нормально включены три «лгочевых элемента инвертора один в «атодной или анодной группе, два других в противоположной; во время дополнительного переключения можно переключить вентили либо в первой фазе, называемой в дальнейшем последовательной, либо в двух


Рис 16. Диаграмма работы к.почей и иыходиыс лнисниые иаиряжс-нии АИ с ШИР при rt = 3.

:фугих, При п~\ с точки зрения общего числа «омму-гацйй оба варианта эквивалентны, при п>1 общее число коммутаций инвертора за один период выходной частоты три коммутации вентилей последовательной фазы равно ){2п+1), при коммутации вентилей в двух других >(4п-I). Следовательно, при широтно-импульсном регулировании оптим,адьны>,ь является способ коммутации аентнлей последовательной фазы. На рнс, 16 показана диаграмма работы ключей инвертора для случая п = 3, Эстается открытым вопрос оптимального числа п, который может быть решен только при комплексном учете влияния числа дополнительных переключений.на двига-гель и инвертор. Всестороннее обсуждение данного вопроса выходит за рамкинастоящего изложения, цель которого обосновать принципы построения системы 1правленяя, Рассмотрим качественное влияние числа до-юлннтельных переключений на процессы в системе, увеличение числа дополнительных переключений приво-рит к увеличению числа коммутаций в инверторе, что -645 33



связано с увеличением коммутационных потерь. Uoi шейные потери требуют увеличения установленной мс ности элементов принудительной коммутации. Последн недостаток можно ослабить, если число дополнительн* переключений связать с изменением выходной чаете таким образом, чтобы число коммутаций в единицу в мени не превышало некоторого значения, принципиал!: необходимого при широтно-импульсном регулирована Как было показано, общее число коммутаций при 1Щ равно (2л + 1)/6, при этом минимальное необходим


Рис. 17. Завнсимост!. отношения высших гармоник выходного пряжения АИ к первой от коэффициента регулирования у при шЛснном максимальном числе коммутаций и 1Сл<4.

число коммутаций равно 18/макс (при rt~I). Если ход К другому значению п производить при частс /« ма(«с3/(2я+1), то максимальное число коммута!! не будет превышать 18/ма.;с. Такой закон изменения ла дополнительных переключений вполне приемлем инверторов, предиазначепиых для частотного регулирс ния двигателя. Прн регулировании частоты вниз и« .чодимо снижать напряжение, т. е. уменьшать у. Уве чение п прн снижении у обеспечивает приближение чепий высших гармоник к значениям, которые им место при амплитудном регулировании. На рис. 17 ведены относительные значения высших гармоник mi тируемого напряжения при регулировании напряже

по закону (7i == const, /л/[макс==3/(2п--1), «мако==4

/=/макй у -I,

Таким образом, технически оптимальным способом ппавления вентилями инвертора напряжения при ШИР следует считать введение дополнительных переключений в вентилях последовательной фазы, причем число дополнительных переключений меняется в функции частоты таким образом, что значение п соблюдается для частот, лежащих в пределах

макс

2п 4-

3f«

2/J + 3

в НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМИ ИНВЕРТОРАМИ ПРИ ШИРОТИО-ИМПУЛЬСНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Выше показано, что при любом п основная гармоника I инвертируемого напряжения пропорциональна произведе-

JHffiO U/{ (более строго Usm - •{ j Если в

процессе работы инвертора параметр Y изменять в функ-

к

ции Ud таким образом, чтобы Ujdmt оставался не-

I именным, то основная гармоника инвертируемого напряжения практически не будет зависеть от напряжения на входных зажимах автономного инвертора. Это довольно 1 интересное свойство инвертора при указанном способе управления, которое способствует устойчивости системы автономный инвертор-двигатель. Проблема устойчивости системы инвертор- двигатель является одной из наиболее сложпы.ч, ,которые при.ходится решать проектанту частотно-регулируемь1х электроприводов, Устойчивость асинхронного двигателя при питании от мощной сети переменного тока является безусловной и очевидна из опыта эксплуатации аснихронных двигателей. Напря-1женне в звене постоянного тока преобразователя частоты, содержащего, -кроме инвертора, выпрямитель и LC-1фильтр, из-за наличия фильтра зависит от-йзмененчя iKpf "о работы двигателя (во всяком Случае в динами-ре;, зависимость входного напряжения инвертора от иэменевия режима работы двигателя (изменения околь-[ргг. •"теля) с одной стороны, и от напряжения на 1пАЛ?*" ЛРУой. и являются физической причиной InaS! "" автоколебаний в таких системах. При осматриваемом способе управления инвертором влия-



пне двигателя на оеиопиую гармонику иипертпруемо: напряжения исключается, что в свою очередь способе вует стабилизации режима работы двигателя, уменьш ет влияние двигателя на входное напряжение инвертор и таким образом обеспечивается устойчивость всей с стемы.

Отмеченные в § 5 особенности управляемости ве: тильных ключей тиристорных автономных инверторе проявляются при широтно-импульсном регулирован} выходноо напряжния. Пауза между отключением одн

ПТ, ПТдГ

"да

Рис. 18. Влияние иаузы между отключением и включением тирис ров на процессы в нагрузке АН иапряжеиия с ШИР.

го и включением другого вентильного ключа привод во-первых, <к зависимости времени Аф от режима рабе нагрузки последовательной фазы, во-вторых, к появ нию дополнительного импульса в кривой выходнс напряжения в ко1ще периода повторяемости процесс в инверторе, когда одновременно происходит комму1 ция в двух фазах. Диаграмма работы вентилей ин.вер ра для случая я-З и при наличии «аузы показана рис. 18,0, линейные иапряжения для случая чИсто инд тивной нагрузки -па рис. 18,6, Различная длительно] провалов в кривой напряжения в различные части net ода повторяемости может быть объяснена в соответст?

„ 4 если учесть, что в течение времени п./6 от начала ~ юда повторяемости ток последовательной фазы про-цери д gg,,.pei,y напряжению источника постоянного а в остальную частьсогласно с ним. Например, момент к (рис- >) происходит выключение двух отилей ПТч и ЯП одновременно. По отношению « ПТг гпузка является генератором, поэтому отключение ПТ не приведет к реверсу напряжения фазы, реверс наступит только при включении ПТу. В то же время по отношению к П1\ нагрузка является потребителем, поэтому выключение ЛГ4 вызовет немедленный реверс напряжения фа.:1ы. Следовательно, в течение времени получаем фактически третью диаграмму фазных напряжений в течение периода повторяемости процессов в инверторе вместо двух при отсутствии паузы.

Инерционность вентильных элементов инвертора: а) ухудшает использование силового оборудования, если доставлена задача непрерывного плавного регулирования выходного напряжения; б) ограничивает диапазон регулирования выходного напряжения инвертора.

Время tu (§ 4) является минимальным временем иу-чевого участка в кривой пыходного напряжеиия в течение периода повторяемости. Максимальный угол у при "тсутствин паузы равен:

Тмакс = 1--------.sss 1 бд/и/макс-

маис

Как показано в § 7, при максимальной частоте «-1. Следовательно, умэис = 1-б/и/мас- Например, при = =0.2-10"3 с, /макс-100 Гц, умаис = 0,88; умакс определяет использование силового оборудования инвертора, в данном случае оно равно 0,88.-Можно исключить дополнительные переключения, но тогда в диапазоне у5=1-т-0,88 плавное регулирование выходного напряжения неосуще-ствимо. Минимальное значение также ограничено. По мере уменьшения частоты f число п растет, при этом продолжительность включенного состояния вентильного плеча уменьшается пропорционально п. Минимально* возможное значение времени включенного состояния при этом получаем:

-Ш] /мии=/макс, поэтому получаем: умш--



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


0.0108