promel (967628), страница 106
Текст из файла (страница 106)
Конденсатор С, характер изменения напряжения во времени которого определяет и„, осуществляет запирание проводившей пары тнристоров при отпирании другой пары. На рис. 8.19, б — к показаны временнйе диаграммы для установившегося режима. Предположим, что до момента времени В1 =в1~ (где а — выходная частота инвертора) проводят ток тири:торы Т, и Т, (рис.
8.19, б). При этом напряжение на конденсаторе имеет полярность, показанную на схеме без скобок. В момент времени й, 457 ~гг,гг "~У,- г1 иг,н„ б) г 111 11 11 Г) 1 11 Е~11 1111111 У 11 уг б) Е1 11 11 аг) 1 У 1 г/ р сад и, х) р Рис. 8.19. Схема однофааного мостового АИТ (а) и его вре- менные диаграммы (б — к) подачей управляющих импульсов огпу раются тиристоры Т, Т, в результаъГ чего конденсатор С подключается па„' раллельно тиристорам Т„, Т,. Под де(,,' ствием встречного тока конденсатора токи тиристоров Т„Т, быстро спадают до нуля, к тиристорам прикладывается обратное напряжение, определяемое напряжением конденсатора (рис.
8.19,а) и они переводятся в непроводящее со, стояние Длительность действия обрат ного напряжения натиристорах (вреьпг; предоставляемое для восстановления их запирающих свойств) характеризуется интервалом, в течение которого напряжение отрицательной полярности на конденсаторе уменьшается до нуля (рнс'. 8.19, в) в процессе его перезаряда в цепи с источником питания, дросселем ~а,'и открытыми тиристорами Т, Та (рйс 8.19, а). Этот интервал определяется углом 8 = („,го. Аналогично осуществляется запирание тиристоров Т,, Т, при отпирании тиристоров Т,, Т, Кривая переменного напряжения на нагрузке (рис. 8.19, в) состоит из участков, соответствующих каждому такту перезаряда конденсатора. Ток га (рис. 8.!9, г), потребляемый от источника питания. благодаря большой индуктивности дросселя ).н достаточно хорошо сглажен и имеет малые пульсации, Этот ток поочередно протекает через тиристоры Т„Та и Т,, Т„определяя форму кривых их анодных токов (рис.
8.19, д е), а также форму кривой тока инвертора (в (рис. 8.19, ж),равного сумме токов нагрузки ьа и конденсатора (с. При отпирании каждой пары на крест лежащих тиристоров конденсатор подключается отрицательным полюсом к точке а и положительным полюсом к точке б, что определяет характер крнвои иаа, приведенной на рис. 8.19, и. На пряжеиие на дросселе Ьк равно разя"с ти и, — Е (рис, 8.19, а, к). Если пРв небречь активным сопротивлением об' мотки дросселя, то его напряжена нке иь = ) г((М будет определяться толь ьМо переменной составляющей при равной нулю постоянной составляющей.
Из этого следует, что постоянная составляющая напряжения и„равна Е. В свою очередь, это означает, что среднее значение напряжения на конденсаторе (' нагрузке) в течение лолрпериода (рис. 8.19, в) также равно Е. Ввиду наличия в схеме трех накопителей энергии ((е, С, ~в) полный теоретический анализ инвертора приводит к громоздким вычислениям, в связи с чем при анализе АИТ часто пользуются приближенным м е - иа4 2 гав» и тодом основной гармониг к и, обладающим наглядностью н удоб- В ~ Те ~ ством при изучении процессов. Этот метод состоит в замене кривых в, напряжения на нагрузке и„(рис. 8.!9, в) и тока инвертора г„(рис. 8.19, ж) их первыми (основнымн) гармониками, Такая замена создает некоторую погреш- .
ч ность в расчетах, однако, как показы- Тт) г„4гв вает эксперимент, она не превышает 1„л е д„ у 10 — 15ере. Для трехфазных АИТ, где гг 6 указанные кривые меньше отличаются У от синусоиды, точность расчетных соотношений получается выше. Важным преимуществом метода основной гармо- Рис. 8.20.
Кривые иввриженики является возможность применения иии и хохов о""оФааио"о мое гового АИТ (а), его схема вавекторных диаграмм для анализа режи- еиии (В) и и остейшаи веимов работы и характеристик АИТ. ториаи диаграмма (и) В АИТ индуктивность входного дросселя Т обычно достаточно велика. При анализе методом основной гармоники индуктивность дросселя принимают равной бесконечности. При таком предположении ток (е получается идеально сглаженным, а кривые токов тиристоров и йнвертора (рисее8.19, д — ж) имеют прямоугольную форму. Кривые напряжения на нагрузке и„и тока инвертора (в с учетом принятых допущения показаны на рис. 8.20, а. Первая гармоника тока инвертора („и, связана с кривой тока („при ~е —— оо соотношением ж в) (вп, = ) 2 /гни $1пМ = — )„$)пмА / (8.8) где 1„и, = — (е — действующее значение первой гармоники 2)г2 тока инвертора; /е — ток во входной цепи.
Таким образом, приняв напряжение и„(вг1) и ток 1„(гв1) синусоидальными, анализ инвертора можно проводить по схеме замещения для первой (основной) гармоники (рис. 8.20, б) с использованием вектоРной диагРаммы Рис. 8.20, в. ВектоР напРЯжениЯ Ув напРавлают по веРтикальной оси. ВектоР тока Уи активно-индУктивной на- грузки отстает от вектора (1 на угол Ч>„= агс19 — ". Вектор нн тока 1с опережает вектор напряжения (1„на 90'.
Следовательи„ но, вектор тока 1ми, равный сумме 1„+ 1с, опережает вектор напри жения ()„на угол 9. Оперевкающий характер вектора 1,цп является об отельны д АОТ, так как уюл 9 определя время, предостж'. ляемсе тиристсрам для восстановления запирающих свойств: Т В 1,Ю=О ззо' збэ" ! (8.9) где Т вЂ” период; !" — выходная частота инвертора. Угол 9 не может быть меньше величины О,п„, которой соответ. ствует минимально допустимое значение 1„„, равное времени выклю. чения (восстаиовления запирающих свойств) используемых тирис.
торов (1,): (8,18) Коэффициент В называют ром) нагрузки. 460 О;„= 360' ~1,, (8.! О) Для АИТ наибольший интерес представляет зависимость его выходяого напряжения от тока нагрузки ( в ы х од н а я х а р а кте р и от и к а), определяемая в ходе последующего анализа. Из векторной диаграммы рис. 8.20, в определим проекцию вектора тока 1ти на вертикальную и горизонтальную оси: 1. го соз О = 1н соп ~р„, (8.11) 15 о> ели О = 1с — 1„жп <р . (8.11а) Физический смысл соотношений (8.!1) становится ясным, если умножить их левые и правые части на (1„.
Выражение (8.11) при этом будет характеризовать баланс в схеме активной энергии, а выражение (8.11а) — реактивной энергии. Активная энергия (мощность), отдаваемая инвертором, потребляется нагрузкой )г„; реактивная мощность, потребляемая инвертором, равна разности мощностей генерируемой конденсатором и потребляемой нагрузкой. Необходимость в потреблении инвертором реактивной мощности связана с обеспечением угла 9 для запирания проводивших тиристоров. Раз.
делив выражение (8,1!а) на (8.1!), получим ~51~с "" тн 8Л 2) 199 (8.1 ГП1!с пнн тн Введя обозначение 1н11с 11(н'~~н)> соотношение (8.12) можно привести к виду 1 — В 5!н тн (8.14) В спн тн к о э ф ф и ц и е н т о м (ф а к т о." Воспользуемся уравнением баланса активной мощности в инверторе, согласно которому в отсутствие потерь вся энергия, потребляемая от источника питания, отдается в нагрузку: Е/„= (/,/„п, соз О.
18.15) Выразив в (8.15) /„и, через /„, приходим к выражению Е = — (/„соя О, 2 )''2 (8.16) которое является частным случаем важнейшего для АИТ соотношения Е = а,(/„соз О, (8.17) где а, — коэффициент, определяемый схемой инвертора. Для однофазных схем (с нулевым выводом и мостовой) а„ =2 )'2/и = 0,9, для трехфазной схемы с нулевым выводом а„= = 3~' 6/(2п) = 1,17 и для трехфазной мостовой схемы а, = 3)/'6/и = = 2,34. Указанные значения коэффициентов известны из теории вып= рямителей. Выражение (8.17) используем для определения напряжения на нагрузке инвертора: (/„= Е аа соа 8 В соответствии с формулой (8.14) (8.18) — - етае ~ 1 = 1Л~ ') е 1 .
(8А9~ соа 8 Ь' ! В соя та (/а = (/„соз О, (8.20) где (/„ = Е/аа — расчетное напряжение инвертора, зависящее только от напряжения питания Е и схемы инвертора. Указать напряжение (/„непосредственно иа схеме инвертора нельзя, но йм удобно пользоваться на векторных диаграммах (рис. 8.2!), что оп равдывает введение этого напряжения. Из выражения (8.20) следует, что вектор напряжения (/„ совпадает по направлению с вектором тока /ачп, Геометрическим местом конца вектора (/„, например при изменении параметров нагрузки и стабилизации напряжения (/а путем регулирова- Рис.
8,21, Векториая диаграмма АИТ Поскольку величина 1/соз9 зависит от параметров нагрузки /7и, Е„напряжение (/„инвертора также является зависимым от них. Соотношение (8.17) позволяет выявить важную для теории автономных инверторов тока зависимость (8.21) Найденная зависимость определяет внешние (выходные) харак ристики АИТ в общем виде. Их графическое изображение отражае зависимость относительного напряжения на нагрузке —" У„от коэффи- Е циента нагрузки В илн В, = В соз ~рн г,т Е1 т ст и характеризуется семейством кри- ~В 1В1 вых на рис.
8.22 при фиксирован! ных значениях позер„. пах ~ Как следует из внешних характеристик АИТ, с ростом коэффицнента нагрузки В (т. е. с увеличением тока нагрузки) выходное напряжение снижается. Я Рассмотрим внешнюю характерно. тику при созгрв = 1, что соответствует чисто активной нагрузке н коэффициенту В, = В =-1!(ыСВ„). На рис. 8.23, а показаны кривые напряжения на конденсаторе (нагрузке) и на тиристоре инвертора для одной из точек средней пс ао'и и о Ао Ав г,г (е е, о) Рис. 8.
23. Кривые выходного пряжения и напряжения на тнРК ист торе при различных таках нагрузз"г Рис. 8.22. Внешние ха. рахтернстики АИТ ния напряжения Е, будет окружность, построенная на векто Ца как на диаметре. ВыРажение, описывающее выходные хаРактеРистики АИТ, наз ходят подстановкой (8.!9) в (8.18) с последующим приведением „ безразмерной форме записи: области выходной характеристики (В „= 0,5 —: 0,8). Ввд кривых характеризуется экспоненциальным процессом перезаряда конденсатора с постоянной времени т = Сй„. Напряжения на конденсаторе в начале и в конце каждого полупериода равны по величине и противоположны по знаку, а его среднее значение в течение полупериода равно Е, При переходе в область малых значенин коэффициента В, (боль шнх сопротивлений Й„и, следовательно, малых токов нагрузки) постоянная времени т перезаряда конденсатора увеличивается (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
