- •1. Автоматика и обобщенные характеристики элементов систем автоматики
- •Характеристики управления элементов сау
- •1.2. Основные параметры элементов
- •2. Генератор постоянного тока
- •3.1. Параметры управляемого вентиля-тиристора
- •3.2 Однополупериодные схемы выпрямления однофазного тока
- •3.3. Двухполупериодные схемы выпрямления однофазного тока
- •3.4. Трехфазная однотактная схема выпрямления тока (трехфазная схема со средней точкой, трехфазная нулевая трехпульсная схема)
- •3.5. Трехфазная двухтактная вентильная схема (схема Ларионова)
- •4. Инверторы
- •4.1. Однофазный инвертор со средней точкой
- •Входная и ограничительная характеристики инвертора. Зависимость входного постоянного напряжения (собственной противо эдс) от тока является входной характеристикой инвертора.
- •4.2. Инверторы напряжения
- •4.3. Инверторы тока
- •5. Составные многофазные схемы выпрямления
- •6. Узлы коммутации однооперационных тиристоров
- •8. Регуляторы переменного напряжения
- •8.1. Классификация регуляторов переменного напряжения
- •8.2. Тиристорные регуляторы напряжения переменного тока
- •8.3. Регуляторы с вольтодобавкой
- •8.4. Регуляторы с широтно-импульсным способом регулирования
- •8.5. Регуляторы с коэффициентом преобразования по напряжению больше единицы (повышающие и повышающе-понижающие регуляторы)
- •9. Преобразователи частоты
- •9.1. Непосредственные преобразователи частоты на вентилях с неполным управлением
- •9.2. Непосредственные преобразователи частоты на вентилях с полным управлением и циклическим методом формирования кривой выходного напряжения
- •9.3. Непосредственные преобразователи частоты с коэффициентом преобразования по напряжению больше единицы (повышающие циклоконверторы)
- •9.4. Спч с промежуточным звеном постоянного тока
- •10. Структурные схемы систем управления преобразовательных устройств
- •10.1. Системы управления выпрямителей и зависимых инверторов
- •10.2. Системы управления преобразователей частоты с непосредственной связью
- •10.3. Системы управления автономных инверторов
- •10.4. Системы управления регуляторов-стабилизаторов
- •11. Аналоговые регуляторы
- •12. Микропроцессорные системы в преобразовательной технике
- •13. Последовательностные цифровые устройства: триггеры, счетчики, память.
- •13.1. Триггеры
- •Контрольные вопросы и задания
- •13.2. Счетчики
- •14. Запоминающие устройства на основе интегральных микросхем
- •14.1. Интегральные микросхемы ис озу
- •14.2. Интегральные микросхемы ис пзу
- •9.1.1.1. Аналого-цифровые, цифро-аналоговые преобразователи
- •15.1. Аналого-цифровые преобразователи (ацп)
- •Параллельные ацп
- •Последовательные ацп
- •Последовательно-параллельные ацп
- •15.2. Цифро-аналоговые преобразователи
- •16. Датчики
- •16.1. Типы электрических датчиков
- •16.2. Структурные схемы датчиков
- •16.3. Потенциометрические датчики
- •16.4. Пьезоэлектрические датчики
- •16.5. Фотоэлектрические датчики
- •16.6. Радиотехнический датчик
- •16.7. Датчики температуры
- •16.8. Электромагнитные датчики
- •16. 9. Схемы усилителей для датчиков на основе оу
- •3.1. Параметры управляемого вентиля-тиристора 30
- •4.1. Однофазный инвертор со средней точкой 63
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
4.2. Инверторы напряжения
Инверторами напряжения называются автономные преобразователи, в которых переменное напряжение на нагрузке образуется в результате ее периодического подключения с помощью ключей к источнику постоянного напряжения, причем с помощью ключей обеспечивается чередующаяся полярность импульсов напряжения на нагрузке. Инверторы напряжения выполняются на полностью управляемых приборах (транзисторах, двухоперационных тиристорах, однооперационных тиристорах, снабженных цепями коммутации).
На рис. 4.3, а приведена схема однофазного мостового инвертора напряжения на полностью управляемых вентилях (обратить внимание на изображение запираемого тиристора).
При включенных тиристорах VI и V4 и выключенных V2 и V3 нагрузка подключается левым концом к положительной шине питания, а правым — к отрицательной и ток течет, как показано на рисунке. Если VI и V4.выключить, a V2 и V3 включить, то напряжение и ток нагрузки изменят направление. При активной нагрузке (LH=0) ток нагрузки повторяет по форме напряжение на нагрузке . На рис. 9.6, 6 штриховой линией показаны кривая тока нагрузки и входного тока инвертора i при LH=0. Ток и напряжение имеют прямоугольную форму.
При активно-индуктивной нагрузке ток нагрузки i'н изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени . При запирании VI и V4 в момент t2, несмотря на поступление отпирающих импульсов на V2 и V3, ток нагрузки i'н из-за присутствия индуктивности LH будет стремиться сохранить свое направление. Для того чтобы после запирания VI и V4 открыть путь току нагрузки, тиристоры шунтируют диодами V10—V40. Поэтому ток нагрузки i'н при t2<t<t3 протекает через V20 и V30 и возвращает часть энергии, запасенной в индуктивности, обратно в источник Е.
При t= t3 ток нагрузки i„ становится равным нулю, а при t>t3 ток начинает протекать в противоположном направлении через V2 и V3, на управляющих электродах которых продолжают присутствовать отпирающие сигналы. Аналогично на интервале to<i<t1, т. е. после запирания V2 и V3, ток нагрузки протекает через V10 и V40.
Выходное напряжение инвертора напряжения из-за малой длительности процесса коммутации (запирание вентилей, даже с учетом процессов в коммутационных узлах, если инвертор выполнен на однооперациоиных тиристорах, длится не более 200 мкс) по форме близко к прямоугольному и не зависит от, тока нагрузки. В связи с этим внешняя (нагрузочная) характеристика инвертора напряжения представляет собой прямую линию с очень малым наклоном.
Pиc. 4.3. Схема и временные диаграммы однофазного мостового инвертора напряжения
Входной ток инвертора i/ (рис. 4.3,б) при становится знакопеременным, что говорит о периодическом энергообмене между цепью нагрузки и источником питания: запасание энергии в индуктивности нагрузки при работе тиристоров и возвращение энергии в источник на интервале работы обратных диодов. Если источник питания Е представляет собой выпрямитель, то для создания в нем обратной проводимости, позволяющей принять энергию из инвертора, его шунтируют конденсатором С большой емкости, как показано на рис. 4.3, а.
Найдем выражение для тока нагрузки. Контур тока включает в себя Е, Rн и Lн, Считая, что ток нагрузки состоит из принужденной и свободной составляющих, имеем
(4..3)
где - постоянная времени цепи нагрузки; — ток нагрузки при или при LH=0.
Так как напряжение на нагрузке периодически повторяется, то
(4.4)
что позволяет определить постоянную А.
После подстановки (4.3) в (4.4) и преобразований получаем
(4.5)
Максимальное значение тока нагрузки находим из (4.5) при t = Т/2:
(4.6)
Для регулирования выходного напряжения инверторов напряжения либо изменяют ЭДС питающего напряжения Е, либо используют так называемые внутренние средства, а именно изменяют форму выходного напряжения. С этой целью в схеме рис. 4.3, а сдвигают управляющие импульсы на V3 и V4 относительно управляющих импульсов на VI и V2 на угол управления а (на временных диаграммах рис. 4.4 представлены интервалы проводимости всех тиристоров и форма тока и напряжения на нагрузке).
На интервале t0<t<t1 открыты VI и V4, на нагрузке . В момент t1 , VI запирается и подается управляющий импульс на V2, в результате чего ток i„ замыкается в контуре V4-V20-Rн LH, а напряжение на нагрузке, закороченной тиристорами V4 и V20, ин=0. В момент t2 поступает отпирающий импульс на V3, V4 прекращает работать и нагрузка подключается к источнику питания: . Из-за индуктивности нагрузки первое время на интервале t2—t3 ток L протекает в прежнем направлении по контуру RHLH-V30-E-V20. затем после спада тока к нулю при t=t3 ток изменяет свое направление и течет в контуре E-V3-RнLн.,-V2.
Таким образом, в кривой uH(t) появляется регулируемая пауза. Порядок подачи сигналов управления на вентили инвертора получил название алгоритма управления. Алгоритм управления и характер нагрузки в инверторе напряжения определяют характер и продолжительность работы вентилей — алгоритм переключения.
Рис. 4.4. Временные диаграммы тока, напряжения и интервала проводящего состояния вентилей в схеме рис.4.3 при регулировании выходного напряжения
Рис. 4.5. Трехфазный мостовой инвертор напряжения (а) и временные диаграммы напряжений в инверторе (б)
На рис. 4.5,а приведена схема трехфазного инвертора напряжения. Рассмотрим простейший режим, когда каждые два тиристора одной фазы открываются попеременно. Если положить потенинал отрицательного полюса источника питания Е равным кулю, то потенциалы точек А, В, С будут принимать значения либо Е, либо 0. На рис. 4.5,б показаны кривые изменения потенциалов , как обычно в трехфазных системах, они сдвинуты относительно друг друга на 120°. К нагрузке приложено линейное напряжение , форма которого также приведена на рис. 4.5, б. Выходное напряжение (линейное) трехфазного инвертора представляет собой в рассматриваемом режиме знакопеременные прямоугольные импульсы длительностью 120°.