Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 24

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 24)

В автономных инверторах отсутствие сетевого напряжения (или переменного напряжения каких-либо других источников) приводит к необходимости *использовать различные способы принудительной или искусственной коммутации тиристоров. Для автономных инверторов характерны следующие способы искусственной коммутации тиристоров (12]. 1. Коммутация посредством конденсатора, подключаемого другим тиристором (рис. 3.9,а). Предположим, что тиристор Ю1 проводит ток, а конденсатор С заряжен с полярностью, указанной на рисунке. В момент 1, на тиристор Ю1 поступает управляющий импульс и-ои включается.

В результате включения тиристора ГЯ, конденсатор оказывается подключенным к открытому тиристору $'51. Так как открыты оба тиристора, то возникает ток разряда конденсатора, направленный навстречу току тиристора ~'5,. В цепи разряда конденсатора отсутствует индуктивность, поэтому ток разряда нарастает весьма быстро и тиристор ~'51 практически мгновенно выключается. Через тирисгор УБ, начинает протекать ток перезаряда конденсатора С и ток нагрузки (определяемый сопротивлением Я~). До тех пор пока конденсатор в результате 119 сггг 1 ггк нкгг ие и ие ие Рие. 3зн Схемы иекуеетвенноя коммутации тириеторов и диаграммы изменения токов и напряиений на их элементах 120 перезаряда по цепи А, — С вЂ” К5з не изменит полярности напРЯжениЯ на своих обклаДках (момент гз), к тиРистоРУ Р'5, будет приложено обратное напряжение и он может восстанавливать свою запирающую способность.

В момент гз поступает управляющий импульс на тиристор гг5„в результате чего тиристор Г5г включается, а тиристор К5з выключается и т. д. Рассмотренный способ коммутации характерен для схем инверторов тока. 2. Коммутация посредством подключения к основному тиристору конденсатора через вспомогательный тиристор (рис. 3.9,б). Пусть конденсатор С заряжен, основной тиристор Ю проводит ток, тиристор Г5.

выключен. При подаче в момент управляющего импульса на вспомогательный (или коммутирующий) тир истор Г5, он включается и ток разряда конденсатора С выключает тиристор к'5. Далее происходит перезаряд конденсатора по цепи С- К5,— Я,. На интервале вРемени от уг до 1з тиРистоР К5 восстанавливает свою запирающую способность. Для того чтобы конденсатор С был заряжен с нужной для следующего включения тиристора К5 полярностью, его необходимо повторно перезарядить. Этот процесс перезар яда начинается при включении в момент уэ основного тиристора Ю по контуру С вЂ” К5-Ь вЂ” Иг. Процесс носит колебательный характер, н длительность его определяется параметрами Ь и С.

Перезаряд заканчивается в момент 14. В течение этого процесса ток колебательного контура суммируется в тир исторе Р'5 с током нагрузки. Диод Иу предотвращает дальнейшее протекание процесса перезаряда (когда ток колебательного ЬС-контура начинает изменять свое направле11ие на противоположное)„ фиксируя тем самым на обкладках конденсатора заряд нужной для коммутации тиристора Ю полярности.

3. Коммутация за счет подключения к основному тиристору колебательного ЕС-контура (рис. 3.9, в). Предположим, что конденсатор С заряжен, основной тиристор К5 открыт, а коммутирующий тиристор К5, и тиристор перезаряда К5, закрыты. В момент 1, на тирисгор Г5з поступает управляющий импульс; возникающий при этом ток в колебательном ЬС- контуре направлен навстречу току нагрузки тиристора Г и выключает его. Так как скорость нарастания коммутирующего тока (тока колебательного контура) ограничена индуктивностью Ь, то процесс выключения тиристора К5 облегчается (по сравнению со схемами с конденсаторной коммутацией) за счет уменьшения максимального значения обратного тока при выключении. Далее начинается процесс перезар яда конденсатора через нагрузку и открытый тирнстор Ю,.

Подготовка ЬС-контура для следующего выкзпочения тиристора К5 осу- шествлаетсЯ пУтем включениЯ в момент уз тиРистоРа пеРе- 121 заряда г'Я„в результате чего происходит перезаряд конденсатора до напряжения нужной полярности (к моменту 1ч) и тиристор Ю„выключается. Способы коммутации тиристоров по схемам на рис. 3.9,б и в характерны для инверторов напряжения. 4. Коммутация за счет резонансного характера сопротивления нагрузки (илн сопротивления нагрузки с дополнительно установленными на выходе инвертора реакторами и конденсаторами). Пример схемы с коммутацией по указанному способу приведен на рис. 3.9, г.

При подаче в момент 1, управляющего импульса на тиристор ГЯ он включается и к контуру ь — С вЂ” Я„прикладывается постоянное напряжение Уд. При соответствующих параметрах 1., С и Я„ток в контуре будет иметь колебательный характер, н при прохождении тока через нуль (момент 1х) тиристор Ю выключается. Далее процесс периодически повторяется. Рассмотренный способ характерен для резонансных инверторов. Разработано большое количество различных схем, реализующих рассмотренные способы коммутации.

Кроме того, существует также ряд других способов коммутации тиристоров, не нашедших широкого применения в схемах автономных инверторов. При классификации автономных инверторов по способам искусственной коммутации иногда различают инверторы с одноступенчатой и двухступенчатой коммутацией.

При одноступенчатой коммутации выключение одного основного тиристора обычно связано с включением другого основного тиристора схемы (например, по схеме на рис. 3.9,а) или же включение и выключение основного тиристора связаны общим процессом изменения токов (напряжений) в элементах схемы (например, в схеме на рис. 3.9, г), Прн двухступенчатой коммутации выключение основного тиристора производится посредством включения вспомогательного (коммутирующего) тир нстора, после чего может быть включен снова тот же нли другой основной тиристор (например, в схемах на рис.

3.9,б и в). Отдельные модификации схем с двухступенчатой коммутацией (например, схема на рис. 3.9, в) можно рассматривать как аналоги полностью управляемого ключа, который может быть включен или выключен подачей соответствующих управляющих импульсов (включеиие производится путем подачи управляюшего импульса на основной тиристор, а выключение — подачей управляющего импульса на коммутирующий тирнстор). В ряде случаев при классификации инверторов (особенно многофазных) используют принцип связи коммутирующего устройства с основными тиристорами инвертора. При этом обычно различают инверторы: а) с поэлементной коммутацией (к каждому основному тиристору схемы подключено отдельное коммутирующее устройство); 122 б) с пофазной или групповой коммутацией (в схеме для коммутации тиристоров одной фазы или группы тиристоров используется отдельное коммутирующее устройство); в) с включением коммутирующего устройства между фазами; г) с одним общим коммутирующим устройством на все основные тиристоры схемы.

Инвер торы с конденсаторной коммутацией часто классифицируются по способу соединения конденсатора с нагрузкой: параллельный, последовательный нли параллельно-последовательный инверторы. Классификация по этому признаку не является чисто формальной, поскольку способ включения конденсатора относительно нагрузки определяет зависимость выходного напряжения инвертора от нагрузки, характер переходных процессов и другие параметры схемы.

По схеме преобразования, так же как и в выпрямителях, различают однофазные, трехфазные и многофазные инверторы. Эти схемы могут быть выполнены без нулевого вывода и с нулевым выводом в цепи нагрузки или цепи постоянного тока (схемы со средней точкой).

Основными элементами схем инверторов, параметры которых подлежат расчету, являются ключевые элементы, коммутирующие элементы (конденсаторы, реакторы и др.), трансформатор и фильтры, если последние оказывают непосредственное влияние на процесс инвертирования, например сглаживающий реактор в инверторах тока (в других случаях фильтры рассчитывают отдельно как самостоятельные звенья).

Исход(1ыми данными при расчете схемы обычно являются входнбе напряжение и диапазон его изменения, параметры выходного напряжения, мощность нагрузки и диапазон ее изменения (как активных, так н реактивных составляющих). 3.2Л. ИНВЕРТОРЫ ТОКА Пвраллельиыи иивертор тока. Рассмотрим работу инвертора тока на примере представленной на рис. 3.10, а наиболее распространенной и изученной схемы однофазного мостового параллельного инвертора тока (коммутирующая емкость на выходе инвертора подключена параллельно нагрузке). Примем следующие основные допущения: индуктивность сглаживающего реактора Е„=со; тиристоры «ндеальные», т.

е, время включения и выключения их, обратный ток, а также прямое падение напряжения равны нулю; потери энергии в элементах схемы отсутствуют; 123 и„ У дп бр «п г га О а г е и ат„ еу з'с Рис. 5.10. Параллельный инвертор тока: а — схема; б — диаграммы токов и надряжений на элементах иняертора; е — векторная диаграмма; г — зависимости выходного напряжения и угла 11 от нагрузки напряжение на нагрузке благодаря включению на выходе фильтров высших гармоник синусоидальное*.

Предположим, что на интервале от нуля до я в проводящем состоянии находятся тиристоры )гЯг и $'Я4. В момент Э=я на тиристоры Юг и )гяз поступают управляющие импульсы от системы управления инвертором. При этом напряжение на нагрузке (точка М на рис. 3.10, 6) равно У„„яп р, где р — угол сдвига между синусоидами выходного напряжения и„и выходного тока инвертора г'„.

Характеристики

Список файлов книги