Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Однако специфичным аварийным режимом, характерным для ведомых инверторов, является режим «опрокидывания», обусловленный уменьшением угла Ь ниже допустимого данным типом тиристоров угла Ь . В этом случае тиристоры схемы не успевают восстановить свою запирающую способность, .когда напряжение на них становится прямым, н поэтому остаются в проводящем состоянии. В результате источник постоянного тока оказывается закороченным через два тиристора. В трехфазной мостовой схеме протекание аварийного процесса при «опрокидывании» обычно разделяют на два этапа: первый †замыкан накоротко цепи постоянного тока, второй †замыкан накоротко всех силовых цепей, включая цепь переменного тока.
Для предотвращения выхода из строя элементов схемы при такой аварии необходимо применять быстродействующие средства защиты, обеспечивающие аварийные отключения инвертора от внешних источников напряжения. Зашита неповрежденных тиристоров от выхода их из строя часто осуществляется применением специальных предохранителей с плавкими вставками, обеспечивающими разрыв цепей прежде, чем аварийные токи достигнут недопустимых для тиристоров значений. 115 3.2. АВТОНОМНЫЕ ИНВЕРТОРЫ 116 Рис. 3.7. Структурнан схема инвертора Автономным (независимым) ннвертором называется преобразователь электрической энергии постоянного тока в переменный, выходные параметры которого (форма, амплитуда и частота выходного напряжения) определяются схемой преобразователя, системой управления и режимом его работы, в отличие от инвертора, ведомого сетью, выходные частота и напряжение которого соответствуют параметрам сети. Автономный инвертор представляет собой электрическое устройство, силовая часть которого состоит в самом общем случае из следующих основных узлов (рис.
3.7): входного фильтра Ф,, собственно инвертора И, содержащего тиристоры, диоды и коммутирующие элементы, трансформатора Тр и выходного фильтра Фт. Так же как и выпрямители, инверторы различаются по мощности, напряжению, числу фаз вторичной обмотки трансформатора, способу регулирования выходного напряжения, по схеме инвертирования и другим менее существенным факторам. Работа автономного инвертора и его технико-экономические показатели в основном определяются схемой инвертирования, лод которой, как правило, понимают схему соединения ключевых элементов и элементов для их коммутации, а также трансформатора и в отдельных случаях входного или выходного фильтра (если последний оказывает непосредственное влияние на процесс инвертирования). От схемы инвертирования зависят форма кривой выходного напряжения, форма кривой потребляемого тока, внешняя (или нагрузочная) характеристика, КПД инвертора, допустимое изменение коэффициента мощности нагрузки (указываемого обычно по основной гармонике напрюкения на нагрузке), максимальное (мгновенное) значение тока нагрузки, определяющее для большинства схем порог устойчивой работы инвертора.
В настоящее время не существует единой общепринятой системы классификации схем автономных инверторов. Наиболее часто их классифицируют по следующим признакам: а) по характеру электромагнитных процессов, протекающих в схеме; б) по способу коммутации тиристоров или схеме включения коммутирующих элементов; в) по схеме преобразования (конфигурации соединений элементов силовой части). Иногда при классификации используют и другие, менее существенные признаки, например способ регулирования выход- Ф сн Рис. 3.8, Схемы хамептенив инверторов н диаграммы их выходных параметров: а — ннаертор тока; б — ннвертор нанранениа ного напряжения инвертора или принцип подачи управляющих импульсов на ключевые элементы силовой части.
По характеру протекающих в схеме электромагнитных процессов автономные инверторы подразделяются на инверторы тока, инверторы напряжения и резонансные инверторы. Такое разделение инверторов весьма условно. За определяющий признак в этом случае принимается проводимость цепи постоянного тока со стороны непосредственно преобразующей части (например, тиристорной мостовой схемы) относите.1ьно переменной составляющей напряжения.
Рассмот)вим это более подробно на примере двух автономных инверторов, питающихся от источника постоянного напряжения Уб (рис. 3.8). В- цепи постоянного тока первого инвертора (рис. 3.8,а) включен реактор с большой индуктивносгью. Тогда в интервале между коммутациями ключевых элементов К,— Ке ток в реакторе изменяется незначительно. В этом случае ключевые элементы инвертора изменяют направление (но не мгновенное значение) тока в нагрузке, так что последняя питается как бы от источника тока, что н йашло отражение в соответствующей терминологии — инвертор тока.
Нагрузка таких схем носит, как правило, емкостный характер, так как при индуктивной нагрузке из-за скачкообразного изменения тока возникли бы перенапряжения, нарушающие нормальную работу элементов схемы. В некоторых разновидностях инверторов тока, рассчитанных на работу с нагрузкой индуктивного характера, предусматриваются устройства для отвода части энергии, накопленной в индуктивностях нагрузки. 117 В схеме на рис. 3.8,б источник постоянного напряжения подключен непосредственно к ключевым элементам, которые периодически с изменением полярности подключают это напряжение к нагрузке.
В результате нагрузка питается как бы от источника переменного напряжения. Такая схема классифицируется как инвертор напряжения. Нагрузка в этом случае должна носить активный или активно-индуктивный х арактер (если на выходе инвертора не установлены фильтры), так как при емкостном характере нагрузки из-за скачко б- ора зного изменения напряжения имели бы место всплески 1 токов. Для устранения перенапряжении на элементах схемь часть энергии, накопленной в индуктивности нагрузки, возвращают в источник постоянного напряжения. Для этого ключевые элементы шунтируют диодами, включеннь1ми «обра атно» по отношению к полярности питающего источника. Такие диоды иногда называют «обратными» диодами (на р с.
и. 3.8,6 они не показаны). Законы изменения токов в цепи нагрузки инвертора напряжения при определенных условиях подобны законам изменения У зловых потенциалов на шинах нагрузки инвертора тока. Такое соответствие законов известно в электротехнике как принцип дуальности (двойственности) цепей. В рассматриваемом случае дуальными элементами в схемах инверторов (см. рис.. 3.8) являются: а) источник напряжения и источник тока; б) сопротивление и проводимость нагрузки; в) индуктивность и емкость. Используя принцип дуальности, можно результаты анализа процессов в схеме инвертора одного типа, например инвертора тока, путем определенных преобразований распространить на схему инвертора другого типа †инверто напряжения, и наоборот.
Индуктивность сглаживающего реактора Л„ в инверторе тока имеет конечное значение и оказывает существенное влияние на динамические характеристики инвертора. В частности, чем меньше эта индуктивность, тем меньше всплески и провалы выходного напряжения при скачкообразных изменениях нагрузки инвертора. В цепи постоянного тока некоторых инвер горов напряжения имеется индуктивность, обеспечивающая коммутацию тирисгоров. Поэтому наличие индуктивности в цепи постоянного тока еще не является достаточным признаком для определения типа схемы (инвертор тока или инвертор напряжения.) Необходимо знать характер изменения входного тока инвертора.
Как правило, считают, что в инве торах тока входной ток непрерывен или прерывается на Р незначительное по сравнению с межкоммутационным интервалом время. !18 По характеру протекания электромагнитных процессов можно выделить еще один тип инверторов, занимающих как бы промежуточное место между инверторами тока и напряжения,— резонансные инверторы. В схемах этого типа инверторов нагрузка входит в состав колебательного контура и ток в коммутирующих элементах в течение всего интервала их проводимости носит колебательный характер. Тип резонансных инверторов также объединяет довольно большое количество разнообразных типов схем, различающихся конфигурацией, способом соединения конденсаторов с источником питания и рядом других признаков.
Кроме того, для резонансных инверторов характерно соединение нескольких инверторов для получения напряжения высокой частоты (так называемые многоячейковые инверторы). Количество ячеек тоже служит признаком для классификации резонансных инверторов. Наличие или отсутствие в цепи постоянного тока реактора иногда служит формальным признаком для разделения резонансных инверторов также на инверторы тока и напряжения. Однако такое разделение резонансных инверторов нецелесообразно, так как характер изменения токов и напряжений на коммутационных элементах отличен от характера аналогичных процессов в инверторах тока и напряжения. Основным элементом многих схем инверторов является тиристор, который в автономных инверторах требует для своего выключения принятия специальных мер, обеспечивающих спадание протекающего через него тока до нуля и задержку подачи прямого напряжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
