promel (967628), страница 101
Текст из файла (страница 101)
В этом главное отличие автономных инвер' торов от ведомых инверторов, также преобразующих постоянный ток в переменный, но работающих на сеть переменного тока. Нагрузкой автономного инвертора может быть единичный потребитель.(асинхронный двигатель, электрическая установка) или разветвленная сеть потребителей (несколько нагрузок, работающих по своему графику). Основой автономного инвертора является вентильное переключающее устройство, которое может выполняться по однофазным и трехфазным схемам (с нулевым выводом или мостовым). Модель одно. фазного мостового инвертора, в которой вентили заменены ключами, показана на рис.
8.1, а. В качестве ключей в автономных инверторах служат транзисторы и одно- или двухоперапионные тиристоры. При использовании одно. операционных тиристоров схему дополняют элементами, предназначенными для коммутации тиристоров. Одним из главных элементов является конденсатор, Важно отметить, что назначение конденсапюров может не ограничиваться лишь запиранием тиристоров.
Конденса. торы могут применяться для формирования кривой выходного напряжения инвертора и определять «арактер процессов, протекаюи(и« в с«емг. В связи с этим схемы автономных инверторов подразделяю~ на автономные инверторы напряжения (АИН), автономные инверторы тока (АИТ) и автономные резонансные инверторы (АИР). Особенности АИН рассмотрим на примере однофазной мостовой схемы, где вентили для простоты представлены ключами (рис. 8 1, а). Иеточиик питания Е здесь работает в режиме и с т о ч н и к а н а и р я ж е н и я (например, аккумуляторная батарея), чем и обуслов' ливается название инверторов этого типа.
При питании схемы ог 438 выпрямителя на входе АИН включают конденсатор большой емкости с целью шунтирования источника питания по переменному току для придания ему свойств источника напряжения Формирование кривой выходного напряжения осуществляется путем использования соответствующего закона (алгоритма) переключения тир и с т о р о в. При наиболее простом алгоритме поочередно переключаются на- г -гт крест расположенные ключи (вентили)— + сначала включены ключи К н Ка, затем К~ ключи К,, Ка. Кривая выходного напряксения состоит из последовательности двуполярных импульсов с амплитудой, н г„ равной Е (рис. 8.1, б).
Ток в нагрузке гг определяется кривой выходного напряже- г ния и характером нагрузки. В случае применения однооперационных тиристоров а) в инвертор должны входить коммутационные узлы, основанные на принципе принудительной конденсаторной коммутации.
При использовании двухоперационных Г тиристоров и транзисторов отличие заключается лишь в отсутствии узлов ирину- и„ дительной коммутации. В АИТ конденсатор подключают параллельно нагрузке, а источник питания работаетв режиме источнн ка ток а. Таков режим создается путем включения в цепь источника питания дросселя Е„с большой индуктивностью (рис. 8.1, а). Кривая выходного напряжения формируется при поочередной проводимости клю- чей, расположенных по диагонали. Конденсатор, подключенный параллельно на. Рис. 8. ). Мелела клю.
грузке, участвует в формировании кривой «ево" схема~ ол«офаано- го мостового автономно. выходного напряжения я обеспечивает за- го ««вертера (о). крипирание тиристоров. Кривая напряжения вне выхолнйх напр«жег в простейшем случае (при чисто активной ний АИИ (б) и АИТ (а); нагрузке) состоит из участков экспонент «пива« выходного тока АИР (г) заряда и разряда конденсатора (рис. 8.1, в), Инверторы тока выполняются только на однооперационных тиристорах. В АИР конденсатор можно включать последовательно с нагрузкой нли параллельно ей. Характер протекающих процессов в главных цепях ключевой схемы обусловливается к о л е б а т е л ь н ы м процессом перезар яда конденсатора в цепи с источником питания н индуктивностью, специально введенной или имеющейся в составе нагрузки, в связи с чем ток в цепи нагрузки (рис.
8.1, г) приближается по форме к синусоиде. АИР обычно выполняют на однооперационных тиристорах. Помимо формирования кри- 439 вой тока (напряжения) нагрузки конденсаторы здесь осуществляюв операцию запирания тиристоров. Основные области применения автономных инверторов следующие,; 1) питание потребителей переменного тока (АИН, АИТ) в устроя; ствах, где единственным источником энергии является аккумуля: торная батарея (например, бортовые вторичные источники питания); а также резервное питание ответственных потребителей при возмож. ном отключении сети переменного тока (электросвязь, вычислительная техника); 2) электротранспорт (АИН, АИТ), питающийся от контактной сети или какого-либо источника постоянного тока, где в качестве тяговых электродвигателей желательно иметь простые, надежные и дешевые короткозамкнутые асинхронные двигатели; 3) электропривод с асинхронными и синхронными двигателями (АИН, АИТ), где инвертор служит источником регулируемых напряжения и частоты; 4) преобразователи постоянного напряжения одной величины в постоянное напряжение другой величины (АИН, АИТ, АИР); 5) устройства для получения переменного тока (АИН, АИТ, АИР) необходимой частоты от источников прямого преобразования энергий (герма- я фотоэлектрические генераторы, топливные элементы, МГД» генераторы), вырабатывающих энергию на постоянном токе; 6) электротермия (АИТ, АИР) для получения переменного тока повышенной частоты (плавка металла, нагрев и закалка изделий).
В отдельных случаях к автономным инверторам предъявляется требование в отношении не только прямой передачи энергии от источника питания в нагрузку, но и обратной передачи энергии ог нагрузки в источник питания, что, в частности, необходимо для реализации рекуперативного торможения асинхронных двигателей.: $8ЛЬ СПОСОБЫ ФОРМИРОВАНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОДНОФАЗНЫХ АИН Однофазные АИН чаще всего выполняют по мостовой схеме (рис. 8.2). Нагрузка (обычно активно-индуктивного характера) включается в диагональ моста, образованного тнристорами Т,— Т, и об ратно включенными диодами Д,— Д .
Диоды предназначены длл пропускания тока активно-индукпшвной нагрузки на интервалах врж мени, когда ток имеет направление, обратное для тириспюров (Д и оды обратного,'встреч + + ного или ереактявного» ( <1 ил нч, ~ ( тока). » Л» Г» г Формирование кривой' выход ного напряжения характеризуету ся процессами, протекающими главных цепях инвертора (с тк ристорами Т,— Т„диодами Дг~. Дл и нагрузкой) при задании с~)» ответствующих интервалов проМф 440 Формирование кривой выходного напряжения инвертора в вйде импульсов чередующейся полярности и одинаковой длительности Формирование кривой и„ (рис.
8.3, б) требует поочередного отпирания накрест лежащих тиристоров Т„Т, и Т„ Т, (см. рис. 8.2), так что каждыи из них открыт в течение ф = 180' (рис. 8,3, а). В установившемся режиме кривая тока ~в активно-индуктивной нагрузки симметрична и состоит из участков экспонент с постоянной времени т = ь„®н. На интервале 9,— 9, проводят ток тиристоры Т„Т,. Напряжение на нагрузке равно Е и имеет полярность, указанную на рис. 8.2 без скобок. В момент времени 9, тиристоры Т„Т, запираются, а тиристоры Т,, Т, отпираются. За счет наличия индуктивности в цепи нагрузки ток ~н под действием э. д, с. самоиндукции сохраняет на интервале 9, — 9 (иосле переключения тиристоров) прежнее направление.
Поскольку тиристоры Т,, Т, заперты, а тиристоры Т„Тв в таком направлении (см. рис. 8.2) проводить ток не могут, ток нагрузки на этом интервале цРоводЯт диоды Дм Дх. Отпи- Уйг илнл лб й) р лхг г) 0 Рнс. 8.8. Временные двегреммы, нллюстрнруюшне прннцнп формнроввння кривой выходного напряженна однофееного мостового АИН в виде нмпульсов чередуюшейся полярностн н одинаковой длительности димости тиристоров. Для простоты способы формирования рассматриваются без учета процессов, протекающих во вспомогательных цепях принудительной коммутации и занимающих существенно меньшую часть периода выходного напряжения. В связи с указанным узлы принудительной коммутации, предназначенные для запирания однооперационных тиристоров, на рис.
8.2 ие показаны. Такой подход позволяет отразить сущность процессов формирования (а также регулирования) выходного напряжения, общих как для транзисторных инверторов, так и для инверторов на одно- и двухоперационных тиристорах. Влияние коммутационных узлов в АИН учитывается в 8 8.4. (811). амплитуду' 1 + — з)п»а1). ЕГО ПЕрВая ГарМОНИКа ими (а1) = З!и а! ИМЕЕТ 4Е 4 0„»ни = — Е = 1,27Е и действующее значение 4 (1» п1 = — Е = 0,9Е.
» )/2 »м Из выражения (8.1) следует, что 3-я гармоника составляет 33,344» 5-я — 20% и 7-я — 14,3% от основной. Для выделения на нагрузке первой гармонической выходное напряжение инвертора подвергаКрфильтрации путем установки между инвертором и нагрузкой филь»п ров. При рассмотренной форме кривой выходного напряжения рангу лирование его величины (например, действующего значения перви!я гармоники) возможно лишь путем изменения напряжения Е. 'Вз) .Ф? Широтно-импульсный способ формирования и регулироввния= выходного наяряясения инвертора "йя При широтно-импульсном способе формирования и регулировав (ШИР) кривая выходного напряжения состоит в течение периода( раннем диодов вызывается изменение полярности выходного напр „. жения на нагрузке.
Энергия, запасенная в индуктивности Е„на ппе~~ дыдущем этапе работы схемы, отдается в цепь источника питани и нагрузки. Таким образом, роль обратных диодов сводится к пра~ пусканию реактивного тока нагрузки после переключения тиристороз, В момент времени Ь, ток 1„становится равным нулю, диоды д.:,'. '1Р Дз переводятся в непроводящее состояние (рис. 8.3, б, г).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
