Ёеличина Uc из выражения (3-20) для t = Tf4, coof-Ёетственно равна:

2LIR

"c\t = T/i

1 - 1, 1бе

2;,/Т

= 0,728£<,

0,695£d 0,685£d 0,684£<,

Ri НЗ выражений (3-17) л (3-18) определяется как

/?i Vc {Tj2 +) -e-<«"sin. (3-24)

2п/7 Т

Значения Ri при тех же величинах 2L/R:

Установившийся режим работы схемы рис. 3-1, когда yi/LC-R/AL больше рабочей частоты инвертора.

Для этого режима работы ток будет становиться равным нулю и будет оставаться равным нулю до того, как откроется следующий тиристор. Выражения (3-4), (3-7) и (3-9) - (3-12) описывают работу в течение интервала протекания тока. После того как ток станет равным нулю, напряжение на конденсаторе будет оставаться неизменным до начала следующего полупериода рабочей частоты инвертора.

Некоторое представление о влиянии изменений параметров схемы на этот режим работы может быть получено путем исследования влияния изменения емкости конденсатора С. 78

Рабочая частота инвертора равна:

(3-25)

Тс 4l2

Рассмотрим один из случаев, показанных на рис. 3-2:

= 7/2

(3-26)

При снижении емкости и сохранении остальных параметров схемы неизменными wr -резонансная частота схемы - может быть найдена из следующего выражения

= • (3-27)

где а обозначает степень уменьшения величины емкости. Объединяя (3-26) и (3-27), получаем:

(3-28)

Cl>r

"R-LaC

Из (3-25) и (3-26)

и."

Объединяя (3-28) и (3-29), получаем:

(3-29)

Откуда

z У -а--

1/2 1/4

1/8 (С = 1/8 С)

1,45сй, 2,07сй, 2,95ы;

(3-30)

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

ИНВЕРТОРЫ С ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ КОММУТАЦИЕЙ

Схемы с коммутацией, осуществляемой под воздействием сети переменного тока (преобразователи, ведомые сетью), работают при изменении фазового угла в диапазоне от нуля до 180°, если ие учитывать реактивное и активное сопротивления в цепи коммутации. Работа выпрямителя с фазовым управлением осуществляется в диапазоне от нуля до 90°, а работа инвертора -в диапазоне от 90 до 180°. Вне этих пределов (180°) области фазового управления надежная коммутация .не имеет места. В схемах с такой коммутацией для обеспечения переключения тока от одного вентиля к следующему за пределами 180°-ной нормальной области фазового управления требуется некоторое дополнительное напряжение, противоположное по направлению напряжению сетп переменного тока.

В этой главе описаны схемы, которые позволяют работать с фазовым управлением в диапазоне, составляющем 360°. Схемы, имеющ]1е для обеспечения коммутации устройство переменного тока, вырабатывающее высокочастотные колебания напряжения, относятся по этому признаку к схемам .инверторов с высокочастотной коммутацией [Л. 4-1 и 4-3].

Схемы с коммутацией напряжением сети ведут себя как индуктивная нагрузка переменного тока. Такие схемы не могут отдавать индуктивную мощность. Высокочастотная коммутация позволяет работать с углами фазового управления, которые создают для сети переменного тока опережающую, т. е. емкостную реактивную нагрузку. Это означает, что инвертор с высокочастотной коммутацией с углами фазового управления между 180 80

и 270° в состоянии отдавать индуктивную мощность в систему переменного тока. у инвертора с высокочастотной коммутацией не требуется добавлять емкость, чтобы вся цепь переменного тока имела опережающий коэффициент мощ.ности, в то время как параллельный инвертор требует увеличивать емкость.

Если высокочастотное напряжение подается от источника с фиксированным или надежно регулируемым напряжением, то инвертор с высокочастотной .коммутацией может питать статические нагрузки переменного тока и с опережающим и с отстающим коэффициентами мощности. В этом случае не требуется, в отличие от случая инверторов с коммутацией напряжением сети, подсоединять инвертор к шинам г почти стабильным переменным напряжением. Однако если напряжение сети переменного тока недостаточно стабильно или если система переменного тока имеет большое индуктивное сопротивление, то может понадобиться очень большое коммутирующее напряжение высокой частоты.

Высокочастотная коммутация может применяться для улучшения коэффициента мощноСти и уменьшения наклона внешней характеристики как при выпрямлении, так и при инвертировании. Основным недостатком такой коммутации является то, что она .не может работать в широком диапазоне нагрузок без источника фиксированного высокочастотного напряжения или без стабилизации высокочастотного напряжения каким-либо способом, например путем включения выпрямителей, возвращающих мопшость источнику постоянного тока, когда высокочастотное напряжение превысит заданную величину. Высокочастотная коммутация в основном наиболее приемлема для многофазных систем, где система переменных напряжений сохраняется сравнительно стабильной независимо от режима нагрузки инвертора, и для расширения рабочего диапазона за пределы того, что возможно при линейной коммутации.

4-1. ЧЕТЫРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР

С ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ КОММУТАЦИЕЙ

И С ВНЕШНИМ ИСТОЧНИКОМ НАПРЯЖЕНИЯ

ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

Схема рис. 4-1 представляет собой четырехфазный инвертор с высокочастотной коммутацией. Она очень похожа на с.чему соответствующего выпрямителя, к которой О-15оа 81

добавлены дроссель в цепи постоянного тока, источник питания напряжением высокой частоты и двухобмоточ-ный трансформатор с выводом от средней точки для ввода напряжения высокой частоты.

Напряжение высокой частоты

Сеть или

нагрузка 0

Рис. 4-1. Четырехфазнын инвертор с высокочастотной коммутацией н внешним источником напряжения высокой частоты.

Принцип работы этой схемы можно наиболее просто понять, приняв, что:

1) трансформаторы, дроссели и тиристоры идеальные:

2) индуктивность цепи постоянного тока достаточна, чтобы длительно поддерживать неизменный постоянный ток;

3) напряжение на шинах переменного тока сохраняется стабильным независимо от режима работы инвертора;

4) постоянный ток может быть любым при условии, что напряжение источника постоянного тока устанавливается равным средней величине {/о для данного угла управления тиристорами, считая идеальным дроссель в цепи постоянного тока. Практически для данного тока напряжение источника постоянного тока инвертора больше, чем Lo для идеальной схемы на сумму падения

на омическом сопротивлении цепи и коммутационного падения напряжения;

5) высокочастотное напряжение источника коммутирующего напряжения синусоидальное.

Предположим, что в схеме рис. 4-1 напряжение каждого из четырех анодов тиристоров имеет две составляющие- основную и вторую гармоники. Основная гармоника напряжения трансформируется из сети переменного тока, а вторая гармоника вводится через трансформатор от внешнего источника напряжения высокой частоты. На рис. 4-2 показано, как протекает работа выпрямителя и инвертора с фазовым управлением при введении достаточного напряжения второй гармоники с соответствующей фазой. На рис. 4-2 показана работа с углами управления, обычно недостижимыми для простой схемы с коммутацией напряжением сети.

В схеме рис. 4-1 при отсутствии напряжения высокой частоты и угле фазового управления а= 180° тиристор Г/ будет проводить ток в течение интервала от 225 до 315°, давая волну напряжения «,.5. (Угол управления а измеряется, как и обычно, от точки естественного отпирания вентиля.) В конце этого интервала проводимости тиристора 71 u.jfj, становится более отрицательным, чем и,.,

так что при углах управления, больших, чем 180°, ток ие сможет перейти с Т1 на Т2.

На рис. 4-2,а угол фазового управления равен примерно 195°, т. е. немного превышает 180° - максимум угла фазового управления для коммутации напряжением сети. Для условий, соответствующих рис. 4-2,а, коммутация выполняется сравнительно небольшим по амплитуде напряжением высокой частоты. В конце периода проводимости тиристора Т1 высокочастотное напряжение соответствующего знака добавляется и к u, и к Uj-o, увеличивая значение и снижая значение Wg-n- Как показывают кривые напряжений ы,.„ и и, если тиристор Т2 отперт в конце интервала проводимости Т1, то ток перейдет с Т1 на Т2, так как в этот момент Wj-n лее положительно, чем При этом коммутацию мо-

жет осуществлять сравнительно малое по амплитуде напряжение высокой частоты, так как напряжения и «2.0- IB конце 90°-ного периода проводимости Т1 очень близки друг к другу. При условиях рис. 4-2,0 схема ра-6* 83