Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Далее рассмотренные процессы периодически повторяются. Трехфазно-однофазный преобразователь с непосредственной связью может быть выполнен также на основе двух групп тиристоров, каждая из которых имеет конфигурацию мостовой трехфазной схемы. Существует также много вариантов схем с непосредственной связью, позволяющих получить на выходе трехфазную систему напряжений. Схемы преобразователей с непосредственной связью и естественной коммутацией тиристоров сравнительно просты (имеется в виду силовая часть схемы) и имеют относительно малые удельные массогабаритные показатели. Существенным их недостатком является низкое качество выходного напряжения в части гармонического состава, т. е. высокое значение коэффициента искажения. Кроме того, из принципа действия подобного типа преобразователей следует, что они могут использоваться только для получения напряжений более низкой частоты, чем частота питающей сети.
При необходимости получить на выходе преобразователя с непосредственной связью напряжение более высокой частоты, чем частота питающей сети, прибегают к искусственной коммутации тиристоров. На рис. 3.24 представлена схема трехфазно-однофазного преобразователя с непосредственной связью и искусственной коммутацией„осуществляемой под воздействием конденсатора С„установленного на выходе преобразователя. Принцип работы схемы следующий. Ток нагрузки попеременно проводят тиристоры групп 1, 11 и П1, 1У.
Внутригрупповая коммутация тиристоров, например тиристоров Ю,„, р'я,в и Ря,» группы 1, происходит под воздействием напряжения питающей сети так же, как и в схемах с естественной коммутацией. 1 111 Конденсатор С, позволяет ~1~с практически мгновенно про- %в С«вуза "Ззс извести коммутацию между группами тиристоров (меж- Ф ки групповую коммутацию) ях, Ясвв Уввс И тЕМ СаМЫМ ИЗМЕНИТЬ Яз,„взчс Яявз полярность тока, поступающего в 'нагрузку (включающую в себя конденсатор С,). При включении сглаживающих роактпров Рис.
3.24. Схема преобразователя частоты 14 и Еа их индуктивности с исяусствеииой воммутапией зиристоров 15! в контуре межгрупповой коммутации не участвуют (за исключением индуктивностей рассеяния), так как коммутирующий ток конденсатора С, в каждой полуобмотке реакторов будет создавать взаимно компенсирующиеся потокосцепления.
Емкость конденсатора должна выбираться из тех же условий, что и для параллельного инвертора тока. Использование запираемых тиристоров исключает необходимость в элементах искусственной коммутации, упрощая тем самым схему и повышая технико-экономические показатели. 3.4. РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ АВТОНОМНЫХ ИНВЕРТОРОВ З.4Л, ОБЩИН Г!РИНЦИГ1Ы РКГУЛИРОНДНИН Как правило, в автономных инверторах требуется регулирование выходного напряжения, в частности его стабилизация, при различных возмущающих факторах, главным образом при изменении входного напряжения и изменении нагрузки.
В зависимости от схемы инвертора можно использовать различные способы регулирования выходного напряжения. В самом общем виде эти способы можно разделить на три группы, 1) регулирование напряжения на входе инвертора; 2) регулирование посредством воздействия на процессы в инверторе, влияющие на выходное напряжение; 3) регулирование напряжения непосредственно на нагрузке за счет использования стабилизаторов переменного напряжения на выходе инвертора.
Способы первой группы основаны на пропорциональности выходного напряжения инвертора входному. Они применяются, когда источником постоянного тока является управляемый выпрямитель. Кроме того, эти способы могут быть реализованы посредством включения на входе инверторов регуляторов постоянного напряжения: транзисторных непрерывного действия (для маломощных инверторов), импульсных и др.
Способы второй группы во многом определяются схемой инвертора. Например, в инверторах тока значение выходного напряжения непосредственно связано с нагрузкой. Из этого следует, что введением регулируемых активных или реактивных эквивалентов нагрузки на выходе инвертора можно компенсировать изменение нагрузки и тем самым регулировать выходное напряжение инвертора. На этом принципе основано много различных схем силовых регулирующих устройств в инверторах тока. В некоторых типах инверторов регулирование выходного напряжения можно осуществлять за счет изменения частоты 152 инвертирования. Это прежде всего относится к инверторам тока и резонансным инверторам, используемым в качестве промежуточного звена в преобразователях постоянного напряжения (одного напряжения в другое).
В инверторах напряжения регулирование наиболее целесообразно осуществлять за счет изменения длительности проводящего состояния основных тиристоров схемы, используя при этом различные способы модуляции напряжения, например широтно-импульсный. В некоторых случаях рациональным является способ регулирования, основанный на геометрическом суммировании выходных напряжений двух или более инверторов, сдвинутых между собой по фазе, изменять которую можно за счет изменения следования управляющих импульсов.
Этот способ чаще всего используют при регулировании инверторов напряжения, но он может быть применен и для инверторов тока, Способы третьей группы применяются редко, обычно в инверторах небольшой мощности, так как они связаны с использованием дополнительных устройств, существенно ухудшающих массогабаритные и технико-экономические характеристики инвертора.
Такими устройствами обычно служат феррорезонансные, тиристорные, индукционные и другие типы регуляторов переменного тока. Способы регулирования этой группы могут оказаться приемлемыми только при сравнительно «жестких» внешних характеристиках самого инвертора, например инвертора напряжения. Различные типы регулирующих устройств, позволяющих реализовать способы первой и третьей групп, подробно рассматриваются в гл. 4. Поэтому в настоящем параграфе разбираются только способы второй группы. з.4 2.
Ркгуцинуиэщик устРОистнд инн~Ртоион тодд Выходное напряжение инверторо в тока с1„зависит от параметров нагрузки и дополнительных активных и реактивных элементов, установленных на выходе инвертора, в частности коммутирующих конденсаторов С, (см. ~ 3.2). Эта зависимость выражается в общем случае согласно методу основной гармоники следующей формулой: с!,= (3.55) где Й,„— коэффициент схемы (см.
з 2.2); У~ — входное напряжение инвертора; !3 †уг опережения. Следовательно, выходное напряжение инвертора тока может регулироваться изменением входного напряжения У„ или угла Р. Если требуется стабилизировать выходное напряжение при !53 неизменном значении входного напряжения У~, то согласно (3.55) достаточно обеспечить во всех режимах работы постоянство угла 11.
Рассмотрим на примере схемы параллельного инвертора тока способы стабилизации его выходного напряжения при изменениях нагрузки и неизменном значении входного напряжения Уд. В параллельном инверторе тока (см. ~ 3.2) в отличие от инвертора, ведомого сетью, угол 13 однозначно определяется параметрами коммутирующего конденсатора С„и нагрузки на выходных шинах инвертора. Используя уравнение баланса реактивных мощностей (3.20), угол 11 для параллельнОго (так же как и для последовательного и параллельно-последовательного) инвертора тока можно выразить соотношением р=агстя Ос — О. Р„ (3.56) Из (3.56) следует, что изменение любой составляющей суммарной мощности на выходе инвертора приводит к изменению угла (3.
Стабилизация угла 11, а следовательно, и выходного напряжения при изменениях нагрузки может осуществляться двумя существенно различными путями, определяемыми принципом построения системы управления инвертора. Первый заключается в том, что управляющие импульсы поступают на тиристоры инвертора синхронно с выходным напряжением. При этом фаза их следования соответствует углу опережения р. Такой способ управления обычно реализуется посредством привязки моментов формирования управляющих импульсов непосредственно к кривой выходного напряжения (подробно системы управления подобного типа рассматриваются в гл. 5).
Инвертор тока, работающий с «жестко» заданным значением угла р, называют инвертором с зависимым возбуждением [141 (или инвертором с самовозбуждением) в отличие от инвертора с независимым возбуждением, у которого частота и фаза следования управляющих импульсов не связаны с выходными параметрами инвертора и определяются только работой маломощного задающего генератора системы управления. Отличительной особенностью инвертора тока, работающего в режиме с зависимым возбуждением, является изменение частоты его выходного напряжения при изменении параметров нагрузки.
Изменение частоты при фиксированном значении угла 1) вызывает такое изменение реактивных мощностей конденсатора С„и нагрузки Д„, при котором баланс мощностей сохраняется с неизменным значением угла р. Иначе это явление можно объяснить тем, что сопротивления (или проводимости) реактивных элементов на выходе инвертора зависят 154 от частоты выходного напряжения. Поэтому, когда происходит изменение нагрузки, частота выходного напряжения изменяется так, что угол р, являющийся согласно (3.17) аргументом комплексного сопротивления (или проводимости) на выходе инвертора, остается постоянным и равным углу, заданному системой управления. Если инвертор работает в режиме независимого возбуждения, то изменение нагрузки приводит к изменению угла 13. Например, уменьшение активной Р„или реактивной Д, составляющей мощности нагрузки приводит согласно (3.56) к росту угла 11. Если рассмотреть для этого случая баланс реактивных мощностей на выходе инвертора, то можно увидеть, что уменьшение мощности нагрузки (как активной, так и реактивной ее составляющих) приводит к относительному увеличению мощности конденсаторов Д„(возникает избыточность реактивной мощности, генерируемой конденсаторами С„).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
