promel (Электроника учебник), страница 110

8А(, а, в). Характер зависимости г'„(4) обусловливается колебательным процессом перезаряда конденсатора С с частотой ° Г 2и ~тг (Е+Е )С (8.36) последовательного колебательного контура, образованного реактив- нымн элементами выходной цепи, при его подключении проводящими тиристорами к источнику питания Е.

В рассматриваемой схеме частота собственных колебаний контура гц связана с частотой следования отпирающих импульсов на тиристоры инверторного моста (т. е. с выходной частотой 1 инвертора) соотношением ~,~ 1'. Благодаря этому колебательные процессы перезаряда конденсатора (с близким к синусоидальному законом изменения тока 1„= — 1,) заканчиваются до отпирания очередной пары тиристоров инвертора (рис. 8.41, а, в, г), а в кривых тока нагрузки и источника питания создаются паузы. Токовая пауза необходима для проведения операции запирания проводившей пары тиристоров перед отпиранием очередной пары. По окончании перезаряда (например, к моменту времени 1,) напряжение на конденсаторе (7с ) Е, в связи с чем к проводившим тиристорам (в данном случае тиристорам Т, Т,) прикладывается запирающее обратное напряжение, равное ((7 „, — Е)~2 (рис.

8.4!, е). Длительность перезарядных пропессов конденсаторов, равная половине периода собственных колебаний контура Т,)2 =.= 1/(2/',), определяет длительности открытюго состояния тиристоров и двуполярпых импульсов кривой напряжения инвертора и„(рис. 8.41, б). Наличие в кривой тока нагрузки паузы характеризует работу АИР с естественным режимом запирапия тиристоров. Необходимое при этом различие в частотах )„и !' подчиняется условию поддержания на проводивших тиристорах треоуемой длительности обратного напряжения с целью их запирания: где 1,,„— время, предоставляемое тиристору для восстановления запирающих свойств; й,„„=-1,2 —: 1,5 — коэффициент запаса; время выключения тиристора. Метод основной гармоники, допускающий использование векторных диаграмм, является удобным для анализа резонансных ивверторов. Предпосылкой его применения служит близкая к синусоиде форма кривой выходного тока ипвертора и напряжения на конденсаторе (рис.

8.41, в, д), если пауза в кривой тока (ч достаточно мала. В этом случае па)'зу можно вообще пе учитывать. Другими словами, анализ проводят для граничного режима, временные диаграммы для которого приведены на рис. 8.42, а — д (такой режим в схеме рис. 8АО возможен лишь при идеальных тиристорах, у которых 1„=0). Выходное напряжение инвертора (напряжение и„), имеющее вид двуполярной импульсной кривой (рис.

8.42, б), заменяют его первой гармоникой: ижп = У„П! з(п вг, 477 Анализ АИР методом основной гармоники 4Е где (7. ш= — — амплитуда первой гармоники; м = в, = 'т' ! /(Е + Е„) С вЂ” угловая выходная частота. (8.37) (8.38) 454 Действующее значение первой гармоники напряжения ()щц = Е=0,9Е. 2)'2 (8.39) Из кривой рис. 8.42, г находим связь среднего значения тока, потребляемого от источника питания, с действующим значением вы- ходного тока инвертора /„: 742 (8.40) Составим уравнение баланса ак. тивной мощности: Е)„= ()„7„соз ср,. (8.4!) После подстановки выражения (8.40) в (8.41) находим связь действующего значения напряжения на нагрузке с действующим значением первой гармоники напряжения инвертора: з соз тв соз тв с» Ю » з»д» 8) д )~ г) Поскольку напряжение инвертора принято синусоидальным и действующее значение ()„0, зависит только от напряжения Е(см.

выражение(8.39)), реальную схему инвертора можно представить его схемой замещения 'с источником синусоидального на- гт)» 478 пряжеиия (рис. 8.43), Схему замеРис. 8.42. Идеализированные ирнвые нанрвзиений н токов в Щения и соответствУюп1укз ей векторрезонавсвои ннверторе ную диаграмму используют для рас- чета инвертора. Прн расчете элементов Е и С обычно являются заданными напряжение на нагрузке ()„ и параметры Е„, Е„, соззр„. Векторную диаграмму ЛИР (рис. 8.44) строят следующим образом.

Откладывают вектор напряжения ()„на котором как на диаметре проводят окружность. Под углом ер„= агс(д — к вектору ()н ейн )за проводят линию направления вектора (),нн Точка пересечения с окружностью определяет модуль вектора ()„нг При ы = аз выходная пепь инвертора оказывается настроенной в резонанс. Это означает равенство суммарного напряжения на индуктивных сопротивлениях напряжению на конденсаторе, находящемуся с ним в противофазе (рис. 8.44). Для модулей этих напра жений справедливо равенство (рь„+ ()с = ()в. (8.43) От источника и,ррр (см. рис.

8.43) потребляется только активная мощность. Ток нагрузки г'„совпадает по фазе с напряжением и„гр> (см. рис. 8.42, б, 43 8.44) и определяется напряжением ин<р> и активным сопротивлением нагрузки: 7н )н (~н ррр ! Кн (8А4) Рис. 8. 44. некторыан диа- грамма АИР Рис. 8.43. Схема аамерыеыин АИР Напряжение на нагрузке помимо (8.42) определяется также соот ношением, получаемым из векторной диаграммы: Г и + (8.45) Из условия баланса напряжений па реактивных элементах (8.43) находим связь их параметров: (й + йн) = 1 ! С (8.46) или (8.48) .д д,— р рд;-д.рс — *.р р ° - -- ..

р..., .. ° .д ной цепи. Добротность Я в зависимости от мощности инвертора лежит в пределах от 2 — 5 до 10 — 12. На основании (8А7) и (8.48) находим расчетное соотношение для емкости конденсатора С: 1 С=— н ридди (8.49) С= (8. 47) "У+~ ) При выборе параметров !. и С исходят из значения добротности выходной цепи и ивер тора: Расчетное соотношение для индуктивности Е получается подет новкой в (8.47) выражения (8.49): Е = —" — Е„. ~Мя Внеигние характеристики ЛИР Из векторной диаграммы рис.

8.44, а также из соотношения (8.42) следует, что при неизменном напряжении питания Е выходное нап ряжение АИР зависит только от значения созгр„. Уменьшение соар Рис. 8.45. Внешние ха- рактеристики АИР Рис. 8.46. Векторная диаграмма АИР а резгиме короткого замыкания Способ компенсации реактивности нагрузки В некоторых случаях применения АИР нагрузка обладает большой индуктивностью Ен (например, индуктор электротермической вызывает увеличение выходного напряжения инвертора (рис. 8.45). Спадающий характер реальных выходных характеристик при фиксированных значениях созгр„объясняется зависимостью Е = Р(тн) источника питания (его внешней характеристикой), а также паде- виями напряжения на вентилях и активном сопротивлении дросселя.

Важной особенностью АИР (по сравнению с АИТ и АИН) является его работоспособность в режиме короткого замыкания нагрузки. Векторная диаграмма АИР в режиме короткого замыкания приве- цена на рис. 8.46, где Ус = (У~ = У,ш(. = 1„—. 1 Ток инвертора т'„= (т',Ян при этом ограничивается суммарным активным сопротивлением обмотки дросселя Е, подводящих проводов, падением напряжения на вентилях и может оказаться чрезмерно большим. При отключении нагрузки (режим холостого хода) работа инвертора невозможна, так как прн этом прекращается формирование кривой выходного напряжения (тока).

Для обеспечения работоспособности инвертора при отключении нагрузки к его выходу иногда подключается балластный резистор с неболыпим потреблением мощности. )им!!;! , йтр установки). Из-за малого созтра = /чиФ (ь(,)е + /са воз!!та ' то; ! ности оптимального использованна тиРнтоРов ннвеРтоРРЯФЯ ге напряжению для получения требуемых нежности и ттагйтгр,т'~ ет! гРУзки. ЗадачУ Решают подключением паРаллельно н/ /и.:;~4 ' 1о",', денсатоРа Си,п (Рис. 8.47), настРоепногов Резонанс с !пнут указанного параллельно включенный юцеисатор выл .оке лнжение к синусоиде кривой напряжеятп и,, и' вт(""ы ',;, т)в Таким образом, выходная пень инзертора оказывытдяк! ' ленной из двух резонансных контуров, нитроеиных па С' частоту ю = юо. Один из колебательны! вои- !' «/ / туров является последовательным (/. — С), а другой (/,и — /сн — Сп,п) — параллельным Для параллельного колебательного контура петтст- /а аар Рис.

8.47. Схема ЛИР с компенсирующим конденсатором, подключаемым па- пан диаг ине" раллсльно нагрузке схемы рин. т1 ри Рттс вительнз векторная диаграмма, припепепяая нз де!со чо , пйн, В последовательном колебательном контттре прн резоны',и тт жения ио = ис и находятся в противофазе. в связи с че" лат~ тгч лельному колебательному контуру и гетр)зке прин.фм !т втч напРЯжевие ии = и,н!. В паРаллельном тм полебателытс,'таят! „атд к.~ .

',ва при резонансе наблюдается равенство Репппвяых сос )ре,'!' токов /о и — /„р, в связи с чем ток инверторв будет оп,ртр акт!линой составляющей тока нагрузки /,=/н, — /„соз нагрузки и„ „, р' ( /.,т) е + тп', ;.44)' и ст Сравнение полученных соотношений с вярвжениями (8.'ьпттт' „!.,'; показывает, что введение компенсапии гмвмяет умень: схьв бле ! т! инвертора /„и соответственно токи тиристо;.ов, в питание ~ едь'б "' ществить более высоким напряжением, что,вовою очеред! тт )та! дрв, приятно сказывается па к. п.

д. преобразоввтепя, Таким рци! 'т „и! '"' по достигаемому эффекту рассмотренный спосоп копет!ансис' з /т аналогию с использованием понижающего трвпсформзторь! тания визкоомных нагрузок переменного топе, Внешние характеристики АКР Из векторной диаграммы рис. 8.44, а также из соотношения (8.42) следует, что при неизменном напряжении питания Е выходное нап ряжение АИР зависит только от значения сожр„.

Уменьшение соз~р„ Рис. 6.45. Внешние характеристики АИР Рис. 6.46. Векторная днаграм. ма АИР в реигнме короткого замыкания вызывает увеличение выходного напряжения инвертора (рис. 8.45). Спадающий характер реальных выходных характеристик при фиксированных значениях созгр„объясняется зависимостью Е = Е(т'„) источника питания (его внешней характеристикой), а также падениями напряжения на вентилях и активном сопротивлении дросселя.