Лекция (855794), страница 12

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

Текст из файла (страница 12)

9.7Расчет величины угла коммутации γНа интервале коммутации, как было установлено выше, одновременнопроводят ток два вентиля и к анодной индуктивности прикладываетсяполовина межфазного напряжения. Векторная диаграмма межфазныхнапряжений и вектора напряжения на анодной индуктивности показаны нарис.

9.7,б. Напряжение на анодной индуктивности на интервалекоммутации изменяется по синусоидальному закону и определяетсяполусуммой линейного напряжения вторичных обмоток трансформатора.diТогда 2 E 2 sin sin   x a a или учитывая, что коммутация в общемmd80случае происходит на интервале от α до γ и при этом ток вступающего вработу вентиля изменяется от 0 до Id имеем:I  2E 2 sin m sin d   x a dia .0Проинтегрировав правую и левую части, получим 2E2 sin  cos     cos   xa I d .mxa I dОткуда cos(   )  cos() или2E2 sinmxa I d,    arccos cos  2 E2 sin mxa I d   .Тогда  arccos cos 2 E2 sin m dxa I d .Очевидно, что при α=0  arccos1 2E2 sin m Анализируя полученное выражение можно сделать следующий выводчто угол коммутации γ растет с ростом xa, числа фаз выпрямления т, атакже с уменьшением угла управления α.81Лекция 10.

Зависимые инверторыЗависимый инвертор служит для передачи потока мощности отисточника постоянного напряжения в сеть переменного напряжения, т.е.инвертирование это процесс обратный выпрямлению.10.1. Принцип инвертирования+ ER -D1iс+++Ldа ++~ecIE1+e1е2E2----б---+Ed -b -a~ecidiспотребительi1e1+а -е2+b+Т1idLd_Ed+вРис.10.1При выпрямлении сеть переменного напряжения является источникомэлектрической энергии, а цепь постоянного напряжения является еепотребителем, тогда как при инвертировании изменяется направлениепотока мощности: цепь постоянного напряжения становится источником, асеть переменного напряжения ее потребителем. Рассмотрим формальныепризнаки источника и потребителя электрической энергии.

На рис.10.1,априведена электрическая цепь, состоящая из двух источников постоянногонапряжения (например, аккумуляторных батарей) и сопротивления Rограничивающего ток в контуре. На схеме стрелками показанынаправления токов и ЭДС для случая Е1> Е2. В этом случае батарея Е1будет отдавать электрическую энергию, разряжаясь, а батарея Е2 будетпринимать энергию, заряжаясь.

Часть энергии уйдет на нагрев резистора,который также является потребителем энергии. Так как вектор ЭДСнаправлен от минуса к плюсу, то на сопротивлении также обозначенонаправление квази ЭДС. По взаимному направлению токов и ЭДС можно82судить о том, какой из элементов электрической цепи является источникомэлектрической энергии, а какой ее потребителем. Так на схеме видно, чтоесли направление тока и ЭДС совпадают по направлению, то такойэлемент является источником электрической энергии. В противном случаеонявляетсяпотребителем.Нарис.10.1,бпоказанасхемаоднополупериодного выпрямителя, который заряжает аккумуляторнуюбатарею.

На элементах схемы поставлены знаки ЭДС , соответствующиемоменту времени, когда диод может пропускать ток. По направлениютоков и ЭДС можно судить что сеть (ec) является источником энергии, апервичная обмотка трансформатора ее потребителем. Вторичная обмоткатрансформатора также является источником (е2) по отношению кзаряжающейся батареи (Ed).Для того, чтобы аккумуляторная батарея стала источником энергиинеобходимо обеспечить чтобы направление тока вентиля совпадало снаправлением ЭДС Ed (как это показано на рис. 10.2,в).Чтобы вторичная обмотка трансформатора играла роль приемникаэнергии, необходимо включать вентиль в те интервалы времени, когданаправления тока и ЭДС на вторичной обмотке трансформатора будутсовпадать по направлению.Отсюда требования к вентилю.

Онобязательно должен быть управляемым. Обычно это тиристоры. Как виднона схеме, ток должен проходить при отрицательном потенциале анода.Потенциал катода еще более отрицателен. Поэтому условия для открытиятиристора в инверторном режиме не нарушаются. На схеме рис.10.1,вхорошо видно, что первичная обмотка трансформатора на интервалепроводимости вентиля играет роль источника энергии для потребителей вцепи переменного напряжения.Из вышеизложенного следует, что схемой зависимого инвертораявляетсясхемалюбогоуправляемоговыпрямителя.Режиминвертированияобеспечиваетсистема управлениявентильногопреобразователя, обеспечивающая включение вентилей на временныхинтервалах, когда токи и ЭДС вторичных обмотках трансформатора имеютвстречное направление.

Рассмотренный инвертор называют зависимымили ведомым сетью, т.к. для его работы необходимо наличие сетипеременного напряжения и частота переключения вентилей определяетсячастотой сетевого напряжения.Зависимый инвертор, выполненный по трехфазной схеме снулевым выводомСхема инвертора и диаграммы, поясняющие работу схемы приведенына рис.10.2 и 10.3 соответственно. На входе инвертора включен источникЭДС в виде электрической машины постоянного тока в генераторномрежиме. Минус источника через дроссель подключен к общей точке83катодов вентилей. Так как напряжение на зажимах генератора постоянно, анапряжение на входе инвертора пульсирует, то наличие дросселя,воспринимающего разность мгновенных значений напряжений источникапостоянной ЭДС и входного напряжения инвертора, обязательно.i2= iai1АUaкСC B Aе2aХТ1Ее2bМТ2Ае2cicТ3UdiTiн= idiEdLd+-УПРАРис.10.2e2aae2be2c0001=2/3В2E2ЛЕ1Н+m-2E2cos-mT1T2EdИЯidбUdiIdiT1T30uaкв0Ua.maxt=Рис.

10.3Очевидно, что средние значения напряжений Ed и Udi одинаковы(рис.10.2) и имеют отрицательный знак по отношению к средней точкевторичной обмотки трансформатора. В этом случае тиристоры должны84включаться при углах управления  > 90°. Изменение мгновенногозначения напряжения Udi показано на рис. 10.3,а жирной линией.В зависимых инверторах принято оперировать не углом отставания  ауглом опережения : .В нормальном режиме входной ток инвертора постоянен и непрерывен(рис. 10.3,6).Вентиль любой фазы может быть включен в моменты времени, когдафазное напряжение более положительно, чем напряжение Ed.

Например,для фазы e2a вентиль включится, если на него подать управляющий сигнал,на интервале 01 (рис.10.3,а). Однако, в силу непрерывности тока,вентиль будет проводить ток до тех пор, пока не включится очереднойвентиль.Пренебрегая активным сопротивлением обмоток дросселя. А такжесчитая коммутацию тока мгновенной (xа =0) находим:m11   2 E2 cos d sin     sin     2 2   m m m mm2 E2   sin cos  cos sin   sin   cos   cos   sin  2  mm m mm2 E2sin cos  U di0 cos  U di0 cos(   )  U di0 cos .mmU di  U di0 cos  U di0 cosОкончательно:Уравнение, описывающее регулировочную характеристику зависимогоинвертора точено такое же, как и для случая управляемого выпрямителя врежиме непрерывного тока.На рис.10.4 представлена полная регулировочная характеристиказависимого вентильного преобразователя.Характеристика имеет косинусоидальный характер.

Интервализменения угла управления α=0/2 (=) соответствуетвыпрямительному режиму преобразователя, тогда как диапазон (α =) соответствует инверторному режиму работы преобразователя.Для того чтобы увеличить мощность, отдаваемую в сеть необходимоувеличить ток Id.

Это можно осуществить двумя способами:• увеличить величину напряжения источника постоянного напряженияEd по отношению к величине Udi или• увеличить угол опережения , уменьшив тем самымвеличинувходного напряжения инвертора Udi по отношению к величиненапряжения источника питания Ed.U di  Ed 85Ud* =Ud/ Ud010.50/65/6/32/3/22/3/35/6/601-0.5-1Ud* =Udi*=Udi/ Ud0Рис. 10.4Как видно из временной диаграммы напряжения uak (рис.10.3,в)длительность отрицательного участка напряжения на вентилесоответствует небольшому временному интервалу, равному углууправления . За это время выключившийся вентиль должен восстановитьсвои управляющие свойства.

В противном случае при появленииположительногонапряжениянавентилеон самопроизвольновключится. В это же время будет включен вентиль другой фазы, котораядолжна проводить ток, а через /т долю периода включится и третийвентиль. Все вентили преобразователя будут все время проводить ток.

Этоаварийный режим короткого замыкания как для источника постоянного,так и для источника переменного напряжения. Такой режим называется“срыв инвертирования”. Для недопущения срыва инвертированиянеобходимо, чтобы угол управления  был больше угла ,соответствующего времени восстановления tвост. используемых тиристоров.Отсюда следует, что зависимый инвертор практически не может работатьпри =0. Кроме того, к вентилю прикладывается на большей части периодаположительное напряжение.

Поэтому вентили должны хорошо держатьименно положительное напряжение и не должны самопроизвольно (безналичия управляющего сигнала) включаться.86Входная характеристика зависимого инвертораТак же, как и при работе преобразователя в выпрямительном режиме,инверторный режим характеризуется конечным временем коммутации токас вентиля одной фаза на вентиль другой фазы (). Этот процессобусловленналичиемпаразитнойиндуктивностирассеяниятрансформатора.ae2bUdi00UdiIdiidбT1T2T3T10uaквUa.max0-t=Рис.

10.5На рис.10.5 представлены временные диаграммы входного напряженияинвертора, тока id и напряжения на вентиле uак. Как было показано раннее,на интервале коммутации напряжение ud изменяется по закону полусуммыфазных напряжений, участвующих в коммутации, а среднее значение1 I mxu x d  d a .коммутационных потерь: U x 2 02mОднако, в отличии от режима выпрямления, коммутационная вырезкане уменьшает, а увеличивает напряжение Udi.

Это следует из временнойдиаграммы рис.10.5,а:Udi= Udi0 cos+ Ux= Udi0 cos+Id mxa/(2).87В выпрямительном режиме напряжение Ud и ток Id являютсявыходными параметрами схемы, поэтому зависимость Ud=f(Id) называетсянагрузочной (внешней) характеристикой выпрямителя. В зависимоминверторе цепь постоянного тока является входной цепью. Поэтомузависимость Udi=Ud=f(Idi) называется входной характеристикой инвертора.Нарис.6.6 изображены совмещенные регулировочная и семейство входныххарактеристик инвертора. Входная характеристика имеет растущийхарактер.

Характеристики

Список файлов лекций