Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 28
Текст из файла (страница 28)
В этом отношении данная схема является аналогом схем, выполненных на полностью управляемых приборах. Ориентировочный расчет параметров коммутирующего контура можно вести по следующим формулам: С„=0,89 " 1 1/е (3.43) Е, -0,39 — '', 1„ где 1„„— 'максимальное значение коммутируемого тока нагрузки. Рассмотренный способ коммутации может быть успешно использован в схемах тиристорных инверторов напряжения как однофазного, так и трехфазного исполнения.
В трехфазном инверторе к схеме, изображенной на рис. 3.17, добавляется еще одно плечо, состоящее из основных тиристоров, обратных диодов и коммутирующего устройства. 3.2.4. РЕЗОНАНСНЫЕ ИНВЕРТОРЫ В резонансных инверторах коммутация тиристоров происходит под воздействием колебательного ЕС-контура. Часть элементов этого контура обычно непосредственно соединена с нагрузкой. Схемы резонансных инверторо в в основном используются для получения напряжения высокой частоты. Чаще всего они имеют однофазное исполнение, так как питают установки высокой частоты для индукционного нагрева 141 и ультразвуковой обработки, где трехфазный ток не применяется.
Так же как и в инверторах тока, среди них можно выделить параллельные, последо-' вательные н параллельно-последовательные инверторы. Последовательный резонансный инвертор. Схема последовательного резонансного инвертора является наиболее распространенной. Принцип действия последовательного ннвертора н его основные характеристики рассмотрим на примере простейшей однофазной схемы (рис. 3.19,а). Допустим, что ток в цепи 2.- С-Я, носит колебательный характер, а частота собственных колебаний тока озо=2я/То совпадает с частотой поступления управляющих импульсов оз=2к/Т.
Когда ток проводит тиристор $'Я„то постоянного тока с напряжее можно описать следующим Рнс. 3,19. Последовательный резонанс- ный ннвертор: а — схема; Š— анаграммы токов а аанркне- анй на элементах схемы цепь подключена к источнику пнем У„н процессы в схем уравнением: 1 !те 2 — '+ — 1 1,й+Яь= Уа. (3.44) о Решая уравнение (3.44), получаем для интервала Π— я 1 (1)= ' ' е "'пгпз(паэоб (3.45) ого~ дг ото = ьС 4ьг где а=озо2,/Л,. Когда ток 1, спадает до нуля, тиристор Ф'Яг выключается (на рис.
3.19,б момент спадания тока до нуля соответствует 9=к, так как в рассматриваемом случае ого=аз, т. е. 9,=0). Предположим, что тиристор ~'Юг выключается мпювенно. Тогда, если в этот же момент 9=я поступает управляющий 142 2ь/2 — и, +дг (3.47) Если колебательный контур выбран из условия резонанса на рабочей частоте инвертора и диапазон изменения нагрузки Я, таков, что затухание в нем мало, т. е. ог2, в! /озС Я-г/42, «1/ЬС, то напряжение на нагрузке близко к синусоидальному, а его амплитуда практически не зависит от нагрузки («жесткая» внешняя характеристика).
Однако при глубоких изменениях нагрузки от холостого хода до короткого замыкания инвертор теряет работоспособность: в первом случае из-за срыва инвертирования, так как электромагнитные процессы в контуре становятся апериоднческимн и тиристоры Юг и Рог не будут отключаться; во втором — нз-за возникновейия больших перенапряжений на индуктивности и емкости контура. 143 импульс на тиристор Юг, он включается и на интервале я — 2 — я, ток г„будет изменяться по закону <а к11га З(П( оз.!. (3.46) Если бы сопротивление Я, было равно нулю, то в схеме отсутствовали бы потери энергии и напряжение на конденсаторе от периода к периоду удваивалось. Наличие нагрузки Я, ограничивает рост напряжения на конденсаторе на определенном уровне. В реальных условиях необходимо иметь паузы 9, для выключения тиристоров ~'Юг и $'ог (рнс.
3.19,б) илн принять меры для их принудительного выключения. Поэтому различают два способа коммутации: 1. Способ «квазиестественной» коммутации, когда время паУзы 1,=9,/ото больше вРемени выключениЯ г„т. е. схема работает с прерывистыми токами (рис. 3.19, б). Для этого нужно, чтобы аз<ого. 2. Способ принудительной коммутации, когда оз > ото. В этом случае последовательно с тнристорами Рог и $'ог включают коммутирующие реакторы со связанной магнитной системой, которые при коммутации создают необходимое запирающее напряжение на тиристорах. Действующее значение первой гармоники выходного напряжения (на сопротивлении Я,) можно записать в следующем виде: лй ил и„х нем Рис. 3.20. Диаграммы токов и напра- Рис. 3.2Ь Двухъячейковый резонансиений на элементах схемы параллель- ный инвертор ного резонансного инвертора Параллельный резонансный иивертор. Представленная на рис.
3.10,а схема параллельного инвертора тока одновременно является и схемой параллельного резонансного инвертора при соответствующем выборе параметров реактивных элементов схемы. Принцип действия резонансного инвертора следующий. Предположим, что в проводящем состоянии находятся тиристоры УЯг, Уо4, а конденсатор С заряжается от источника постоянного напряжения через индуктивность 4.4 по колебательному закону, причем период колебания зарядного тока такой, что ток спадает до нуля раньше, чем будут поданы управляющие импульсы на тиристоры Уоэ и УЮз. На диаграмме токов и напряжений (рис.
3.20) момент равенства тока в тиристорах обозначен 9,. До подачи управляющих импульсов на тиристоры Уоз, УЯз на интервале от Э, до Ээ цепи постоянного и переменного тока отделены друг от друга выключенными тири егорами и к тиристорам УЯ„УЯ4 приложено обратное напряжение (3.49) Для того чтобы тиристоры У3г, Уо4 выключились, необходимо, чтобы на интервале от Э, до Ээ напряжение оставалось отрицательным, а длительность интервала составляла 9,— 9,>оэ1„ (3.50) где оэ — угловая частота следования управляющих импульсов.
144 В момент 9э поступают управляющие импульсы на тиристоры Уоз, УЯз, которые включаются. Напряжение на тиристорах УЮ,, Ю4 скачком изменяется до ии(Эз), и далее начинается перезаряд конденсатора, напряжение на котором в момент Эз изменяет знак. Затем процессы в схеме периодически повторяются. Основные характеристики параллельного резонансного инвертора близки к характеристикам параллельного инвертора тока, однако в резонансном инверторе, работающем в режиме прерывистого тока гх, можно получить более высокие частоты выходного напряжения. Резонансные инверторы, так же как и инверторы тока, могут выполняться по параллельно-последовательной схеме (см.
рис. 3.12). В этом случае индуктивность выбирается из условия обеспечения режима работы с прерывистым током 14 во всем диапазоне изменения нагрузки. Миогоячейковые ииверторы. Для получения повышенных частот иногда используют последовательное или параллельное соединение однофазных резонансных инверторов. Примером может служить схема двухъячейкового последовательного резонансного инвертора, схема которого представлена на рис. 3.21.
На нагрузке в приведенной схеме можно получить выходное напряжение двойной частоты по отношению к рабочей частоте одной ячейки, т. е. оу=2оэ,. Удвоение частоты в данной схеме получается за счет поочередного включения пар тиристоров ячеек. Например, если включены тиристоры УЮг, Уоз, то затем включаются тиристоры Уо'з, Уое, потом УЯз, У54 и т. д. В результате в нагрузку, поступает напряжение удвоенной частоты.
Для и-ячейковоге инвертора частота выходного напряжения Оэ = поз„, (3.51) Многоячейковые схемы могут быть также применены для повышения суммарной мощности инвертора. В этом случае мощность нагрузки будет равномерно распределяться между ячейками за счет одновременного включения соответствующих тиристоров каждой ячейки. 3.3. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ Полупроводниковый преобразователь, осуществляющий преобразование электрической энергии переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты, называется преобразователем частоты. Преобразователи частоты классифицируются по мощности, напряжению, числу фаз входного и выходного напряжений, схеме преобразования и т.
д. Работа преобразователя и его 10 гй 3658 145 технико-экономические характеристики в основном определяются схемой преобразования. От схемы преобразования непосредственно зависят: 1) параметры выходного напряжения; 2) коэффициент мощности преобразователя по входу и выходу; 3) форма кривой переменного тока, потребляемого из питающей сети; 4) внешняя (нагрузочная) характеристика преобразователя; 5) КПД. Преобразователи частоты выполняются с фиксированным соотношением частот входного и выходного напряжений и с переменным их соотношением или с регулируемой част ото и.
Преобразователи с регулируемой частотой нашли широкое применение в области электро привода для регулирования скорости асинхронных двигателей. При классификации преобразователей частоты выделяют два основных типа: 1) преобразователи с промежуточным звеном постоянного тока; 2) преобразователи с непосредственной связью питающей сети и цепей нагрузки, которые в литературе иногда называются преобразователями с неявно выраженным звеном постоянного тока. Преобразователи с непосредственной связью подразделяются на преобразователи с естественной коммутацией тиристоров (под воздействием напряжения питающей сети), называемые также циклоконверторами, и преобразователи с искусственной (принудительной) коммутацией тиристоров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
