книги / Неуправляемые и управляемые преобразователи

но напряжения

~Ug

в сторону опережения на угод j5

(относи­

тельно + и г

эти импульсы ототают на угод cL = 180 -

).

Значит, и пераая гармоника

тока

î 2{<)

сдвинута относительно

-U£a сторону опережения на

тот

же угол f> (см.рис.2.7). Однако

отававня на угол у*/2 (как было показано на рис.I.21),

поэтому

резудыирувций сдвиг первой гармоники

тока I

в сторону опережения умень-

жится на

jfs J2

и станет равен

(3.17)

Тогда коэффициент мощности инвертора X

будет

у

x = i

c o

s ( j -

— j - )

(3.18)

На векторной диаграмме отложены век­

торы напряжения приемной сети

Uf

,

приведенная э.д.о. вторичной

обмотки

Еа

( Еа

- Е( ) и вектор " - Е'г

" .

Вектор приведенной в первичной обмотке

первой гармоники

тока

опережает

вектор " -

Ё'2

" н а угол J&~

^ .

В первичной обмотке трансформатора (и

с е м )

протекает

ток I

( А / ^ у

е _

~1’гМ

Ввк,°Р ro K a 4

ff) Раэтожен на

.

две 'ооотавлявщие - активную

I f

ахт

я

реактивную I f p g af^ , . Активная составляющая тока

направлена

на­

встречу напряжению оетв

Ut , т.е. оеть являетоя^приемником.

Реактивная составляющая

ототавт от

напряжения

TJn

т.е. инвер­

тор потребляет реактивный ток

иэ

оети. Угол

не может

- ю з

-

5 3.3. Автономные

инверторы тока

менный ток одной частоты (рис.3.8, а )

. При этом от

инвертора

требуется поддержание постоянства

частоты /2 и напряжения и 2

в сети:

= c o n s t ,

и г

= c o n s t 7

(3.19)

таких преобразователях переменный ток

промышленной частоты

(50 гц)

выпрямляется

выпрямителем

8

(нав правило, управляемым),

а затем

инвертируется

инвертором

И в переменный ток другой

- 1 » -

чаототы f 2

K напряжения

u 2 . Чаототв jf ■ напряжение

u f ре­

гулируются

no определенному закону регулятором P :

J 2 = v a r ,

u 2 = г а г

(3.20)

йго.3.9

включена индуктивность

больной величины ( Ld *

оо ),

что

обеспечивает постоянство тока

I d

. При атом уоловии источник

постоянного тока Ed

работает

в

режиме генератора

тока

(от*

оюда

и название -

инвертор тока). Постоянный тон I d

ари по-

нощи

кличей

Ki

a

к 2

переключается

то в верхнюю

^\V* ,

то

в нижнюю w'f

половину обыотхн трансформатора

Тр

. При затк­

нутой ключе

Kf

ток 1^

протекает

в обмотке

и/,'

, а в выход­

ной цепи инвертора - положительный

импульс

тока

6^

. Ключ

к 2

в это время

разомкнут. Полярность напряжений в обмотках указана

без скобок. При замкнутой ключе

к г

( Kt разомкнут) ток l d

пе­

реключается в

обмотку

w"

и s выходной цепи инвертора

протэнает

отрицательный

импульс

тока

к 2

. Полярности напряжений в обмо­

тке для замкнутого

ключа

указаны

в скобках. При

идеальных

ключах и идеальном трансформаторе ток

i

представляет

прямо­

угольные инпульсы тока с амплитудой

( / ^

-

приведенный

к обмотке

W2

ток

I dJ}

). При инвертировании тока

( Z rf = oo )

которого

определяется частотой

переключения ключей £> и

к 2

Величина

тока

i H

однозначна

определяется величиной инвертируе­

мого тока I d j !l

, а фаза

тока

i H - моментом коммутации ключей,

т.е. ток

i H

является

заданным. Изменить величину тока I

(а

значит и

i H

) можно путем изменения напряжения иоточника

£d .

Напряжение же нагрузки

устанавливается в соответствии

о

величиной

нагрузки:

а фаза напряжения

<р

по отношению к току i M определяется ха­

опережающим на угол

У7

только включаются по цепи управления, выключаться под действием

управляющего сигнала они не могут ( такие ключи называют полу-

управляемыми). Кроме того, в автономных инверторах нет встреч­

ного переменного напряжения для естественной коммутации (как в

зависимых инверторах). Поэтому в автономные инверторы вводятся

реактивные элементы (емкости и индуктивности) для создания та­

кого напряжения. Для выключения вентилей применяются устройства

искусственной (принудительной ) коммутации, в которые входят

упомянутые реактивные элементы. Например, очень широко исполь­

зуется выключение (коммутация) встречным током, который созда­

ется коммутирующей емкостью

С

(показано на

рис.3.10). Пусть,

например, нужно выключить

тиристор

Т , по которому протекает

ток

I d ji

. Коммутирующая емкость

С

к

моменту выключения должна быть заряжена

о полярностью, указанной на рис.3.10. В

нужный момент

включается ключ

К

и заря­

женная

емкость

С

разряжается током

ip

%

который

протекает

навстречу току

Z d

.

Для выключения тиристора

необходимо умень­

шить ток через него до нуля, поэтому ток

1раър

должен

быть

достаточно

большим:

нение. В этой схеме постоянный ток

от генератора

тока

(£d

совместно с l d

) переключается ключами-тиристорами

Tf

и ^

то

в одну

(

VJ;

), то в другую ( W/' ) обмотки

трансформатора.

В автономных инверторах принято считать вентильные обмотки

IV/ и

И//7

первичными, а обмотку в сети переменного

тока

-

вторичной

VV,

, поскольку автономный

инвертор

не может

перейти

в выпрями­

тельный

режим. Коммутирующая

емкость

С включена между

анодами

не рассматриваются, для

обеспечения

режима генератора

тока

(7^ =

- c o n s t

) индуктивность

Ld

выйирается

большой

( L d ^

оо

).

Схема

работает следующим образом.

Пусть в начальный

момент ( t

=0)

открыт

тиристор

Tf

( 7!,

закрыт). Ток I d é протекает

по обмотке

W/

. Полярности

напря­

сплошными

стрелками. Конденсатор

О

заряжается до напряжения

всей первичной обмотки ( Uf1m +

с

полярностью,

указанной

без скобок. Для переключения тока

из

в обмотку

в мо­

мент

t f

подается

управляющий импульс

i g2

, который

включает

тиристор

т2 , и заряженный конденсатор

С

подключается

парал­

лельно тиристору

Tf (который нужно выключить),

как

это

было по­

казано на рис.3.10. Роль ключа л*

играет

здеоь

рабочий тиристор

Т2

. Поэтому специальных ключей

(К

на

рис.3.10)

в этой схеме

до величины 1 djb , тиристор ?f

при

этом выключается (ж

=0),

а Т2 полностью включается ( i a2

= I d

). После этого почти

полное

Общим для всех

ветвей являетоя напряжение нонденсатора

и'с

,

или

его первая

гармоника

Напряжение и сМ

можно

отождест­

в и »

с напряжением

приемной

сети в ведомых сетью инверторах, а

фазовый угол между

током

* напряжением

(интервал

Тр а с

Рис.3.12

на рис.3.11, 5 ) считать углом опережения JS

. Активный

ток

нагрузки i g p j

совпадает

по фазе

с

. Полный же ток на­

грузки

in ( i)

отстает от

на

угол

<р .

Векторная

диаграм­

ма на

рио.3.12,^ поясняет указанные

соотношения между

первыми

тор U c(i)

• С ним совпадает вектор активного тока

нагрузки

I

•

Вектор

индуктивного тока IL^

отстает

от

U^f)

на

90°, а

вектор

полного

тока нагрузки I н м -

на угол

<р

. Вектор

емкостного

тока

опережает напряжение на 90 , а величина тока 1С^

должна

быть

больше

тока

, чтобы обеспечить соответствующий угол

опере­

жения Jb

. Другими

словами, конденсатор С

должен,

кроне

выклю­

нагрузкой

(угол f ) и самим инвертором (угол Jb ).

Существенный недостаток рассмотренного инвертора - сильное

повышение

выходного напряжения инвертора и г при малы* токах

тания

. Недостатком является и значительная

величина ем­

кости

С .

В трехфазном исполнении коммутирующие емкости

включаются