Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 22
Текст из файла (страница 22)
3.3): Р= У,1„сов(~-Т/2). Из (3.5) и (З.б) следует (З.б) (3.7) т=,/у 'Р' д* (3.10) где 5 — полная мощность инвертора на стороне переменного тока. Полная мощность г= 1/,1„ (3.11) где Г и 1 — деи ву щне значе .я на раже,я сети и сетевого тока (с учетом высших гармоник). С учетом высших гармоник коэффициент мощности ин- вертора у = к сов ф — Т/2). (3.12) Из изложенного следует, что в сети, потребляющей активную ной м мощность от инвертора, должны содержаться источники реактиой мощности, например синхронный генератор, ковденсаторные батареи или другие типы источников реактивной мощности. 1„= 1г Уг У, сов (8 — Т/2) Мощность, генерируемая сетью в инвертор, может быть выражена известным соотношением Д = (/, 1„яп (р — Т/2) = Р !8 ((3 — Т/2).
(3.8) Инвертор потребляет из сети также высшие гармоники тока. Например, для однофазной схемы со средней то к " ч ои р „— со и пренебрежении углом коммутации Т сетевой ток имеет прямоугольную форму и может быть представлен следующим гармоническим рядом: 4 / ! 1 !„=-1, совб+-совЗЗ+-сов58+... к 1 3 5 (3.9) Аналогичный вид имеет гармонический состав первичного тока для схемы, работающей в выпрямительном режиме 6 2.2). Степень несинусоидальности тока может быть оценена через коэффициент искажения к 6 2.4).
Коэффициент к опреи делается типом схемы, на него оказывают влияние уго (), ндуктивность 1.„, среднее значение тока 1г и другие, менее у л б, значительные факторы. Мощность искажения Т может быть выражена Еоотношением Возможности повышения коэффициента мощности путем уменьшения угла 13 ограничены условиями естественной коммутации тиристоров, согласно которым угол 5=13 — Т должен быть всегда больше определенного значения б,„, о чем более подробно будет сказано ниже. Поэтому для повышения коэффициента мощности инверторов, ведомых сетью, используют специальные методы, в частности принудительную (или искусственную) коммутацию тиристоров, как это делается с той же целью в выпрямителях (см.
гл. 2). Существует много различных схем, реализующих искусственную коммутацию тиристоров. Большие перспективы в этом отношении имеют схемы на запираемых тиристорах. Следует отметить, что перевод инвертора в режим работы с отстающими значениями угла 13 приводит к тому, что из потребителя реактивной мощности он становится ее генератором. Вернемся снова к векторной диаграмме (см. рнс. 3.3). На представленной плоскости возможных изменений вектора первой гармоники сетевого тока преобразователя выделены четыре области, соответствующие прямоугольной системе координат и обозначенные на рис. 3.3 римскими цифрами: 1.
Область 1 соответствует изменению угла управленняе сс от О до я/2, или выпрямительному режиму работы с потреблением из сети реактивной мощности. 2. Область П соответствует изменению угла а от я/2 до л (угол )3 от я/2 до О), или инверторному режиму с потреблением из сети реактивной мощности, 3. Область 1П соответствует изменению угла з от л до Зя/2, или работе в инверторном режиме с генерацией реактивной мощности в сеть. 4.
Область 1Ч соответствует изменению угла са от Зя/2 до "2я, или работе в выпрямительном режиме с генерацией реактивной мощности в сеть. При работе преобразователя в режимах, соответствующих областям 1 и П, коммутация ти риего ров происходит под воздействием напряжения сети переменного тока (естественная коммутация). Для того чтобы обеспечить работу в режимах, соответствующих областям П1 и 1Ч, необходимо применять специальные меры для обеспечения коммутации и тиристоров, которую в данных случаях принято называть искусственной или принудительной, илн же исподьзовать полностью управляемые ключевые элементы (например, запираемые тиристоры, транзисторы и др.). т угол коммутации у в рассматриваемых случаях лля упрогления принят равным нулю.
112 ЗЛ.4, ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ИНВЕРТОРОВ. ВЕДОМЫХ СЕТЬЮ При анализе нормальных режимов работы инвертора важно знать следующие основные его характеристики: входную и ограничительную. Входная характеристика представляет собой зависимость входного напряжения инвертора сух от среднего значения входного тока 1,. Входное напряжение инвертора при допущении равенства нулю падения напряжения в тиристорах и активных сопротивлениях схемы можно представить в виде суммы двух составляющих.
Первая составляющая входного напряжения — это напряжение холостого хода (ухо, равное входному напряжению при мгновенной коммутации, т. е. при у=О. Второй составляющей является среднее значение падения напряжения Лсг на интервалах коммутации. В отличие от выпрямителей, у которых падение напряжения Л(т' вычитается из напряжения холостого хода, в ведомых инверторах эти составляющие суммируются: (3.13) с'а = с.гав+ 13(У. Значения (гас и Л(У для различных схем инверторов могут быть вычислены по соотношениям, аналогичным приведенным в гл.
2 для управляемых выпрямителей. Падение напряжения 23(г' зависит от входного тока преобразователя, поэтому выражение (3.13), в которое подставлена зависимость А(у=/(та), представляет собой входную характеристику инвертора. Так, для одно1рвзной двухполупериодной схемы при Ее=со входная характеристика имеет вид 2,,(2 1ах, ()а = — Ет соа ~3+ — '*. (3.14) н и На рис. 3.5 представлены входные характеристики однофазного инвертора при различных углах 13, построенные по уравнению (3.14).
Видно, что они в отличие от внешних характеристик выпрямителя, которые' представлены на рис. 3.5 в правой полуплоскости, имеют возрастающий характер (напряжение увеличивается с ростом тока). При этом внешние характеристики выпрямителя являются продолжением входных характеристик инвертора при условии равенства углов сс и 13. При увеличении входного напряжения 6'а растет ток 1а и поэтомУ УвеличиваетсЯ Угол коммУтации Т, т. е. пРи неизменном значении угла опережения р уменьшается угол выключения тиристоров, Минимально допустимое значение угла б„ы определяется частотой сетевого напряжения и типом 8 Уа 3658 113 Рис 3 5 Входные и ограничительная характеристики инвертора при гаЕк= сс Рис 3 6 Схема реверсивного управле- ния электрическим двигателем тиристоров.
Из (3.2) следует, что чем больше угол б инвертора, тем больше допустимое значение угла коммутации у, а следовательно, и тока 1а. Предельно допустимое значение тока У„можно определить следующим образом. Пусть рассматриваемая схема работает в выпрямительном реж)гме с углом и, численно равным углу Ь„,„. Внешняя характеристика выпрямителя при этом значении угла а показана штриховой линией в области выпрямнтельного режима на рис. 3.5.
Перестроим эту характеристику в область инверторного режима. Она также показана штриховой линией. Точки пересечения этой характеристики со входными характеристиками инвертора будут определять предельно допустимые по току ! режимы работы инвертора для разных значений угла б. Для бднофазного инвертора она определяется уравнением 2 Г2 1ах, бк — — — Е, сов Ь,„+ — *.
и и (3.15) Так как эта характеристика указывает предельно допустимые режимы работы инвертора, то она называется ограничительной. Напряжения на шинах постоянного тока преобразователей при Ух=О (т. е. на холостом ходу) одинаковы для выпрямитель- ного и инверторного режимов и зависят от угла р (или а). Эту зависимость обычно называют регулировочной характеристикой. Рассматриваемые преобразователи обладают свойством обратимости, т. е. путем изменения углов управления 114 и переключения полярности источника постоянного тока можно переходить от выпрямитель ного режима к инверторному и наоборот.
В выпрямительном режиме энергия поступает от сети переменного тока в источник (для данного случая— приемник) постоянного тока. Это свойство обратимости широко используется в технике, особенно в области электропривода постоянного тока. Остановимся на этом несколько подробнее. Предположим, что электрическая машина постоянного тока М работает в двигательном режиме и питается от тиристорного преобразователя, работающего в выпрямительном режиме (рис.
3,6). Для эффективного и быстрого торможения двигателя необходимо, чтобы энергия, накопленная в инерционных частях машины, по возможности быстрее была передана другому объекту, например возвращена в сеть переменного тока. Для этого в схеме рис. 3.6 достаточно переключить контакторы (К, замкнуть„а Ка разомкнуть) и перевести углы управления в область гх>я/2, т.
е. обеспечить инверторный режим работы схемы. При этом энергия, накопленная в двигателе, будет передаваться в сеть, и двигатель будет тормозиться. В технической литературе такой режим называется режимом рекуперации. При работе инверторов, ведомых сетью, могут возникать аварийные режимы, обусловленные теми же причинами, что и в выпрямителях 8 2.3), например пробоем тиристоров, короткими замыканиями в трансформаторе и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
