Грпдолжительтсти i/праеляющиа: импс/льсо/

ТЫ открыт

Т1---

открыт

Рпс. 5-4. Кривые напряжений на элементах инвертора по схеме рис. 5-1 при холостом холе и отпосительно высокой частоте,

------погенииал точки х:--------потенциал точки ц-

-- потенциал точки г.

Продолжительности с/лрабллющисс имп1/льсов

Рис. 5-5 Кривые напряжений на элементах инвертора по схеме рис. 5-1 при холостом ходе (детали интервала коммутации). Обозначения см. рис. 5-4.

>кение на выходе инвертора имеет прямоуго.яьную форму иун всех нагрузках.

Анализ npoueccOiB в коммутирующем контуре приводится в следующем разделе. Кривые напряжений одного цикла в установившемся режиме при относительно высокой частоте и холостом ходе показаны на рис. .5-4. Необходимая длительность отпирающих импульсов на управляющих электродах тиристоров указана навер.ху рис. 5-4.

Продолжительнпсгпи упрабляющах импмьсиб

i

\ 1

-Т2А*

-т1-

г--Г-

От и рыт

! /, i------

= -t-

jOmupbim

i/ TZfi

Рис. 5-6. Работа инвертора по схеме рис. 5-1 прн индуктивной

нагрузке.

Ойозначснпя см. рнс. 5-4.

Детали одного интервала коммутации при холостом ходе показаны на рис. 5-5. Амплитуда напряжения на емкости {/с в промежутке между коммутациями определяется выражением (5-27), приведенным в следующем параграфе, а величина Vy в момент переключения - выражением (5-26).

Предполагается, что основной тиристор Т2 отпирается точно через -YLC секунд после отпирания вспомогатель-ного тиристора ГМ, а Tl отпирается через t]ALCсекунд после Т2А.

На рис. 5-6 показаны формы кривых напряжений в установившемся режиме для случая индуктивной нагрузки. Детали интервала коммутации показаны на рис. 5-7. Предполагается, что нагрузка обладает доста-

точной индуктивностью, чтобы изменением тока «аГрузКИ в течение коммутации можно было пренебречь. При большой нагрузке амплитуды напряжения на емкости Uc и коммутирующего тока значительно выше, чем при режиме холостого хода, показанном на рис. 5-5. Как изменяются 2 и f/c в зависимости от /н, можно определить

Продолжительности {1пра6ляюш.и.1 аг/1пульсов

Рис. 5-7. Работа инвертора по схеме рис. 5-1 при индуктивной нагрузке (детали интервала коммутации). Обозначения см. рис. 5-4.

/п. -

с помощью семейства кривых на рис. 5-8. Кривые рассчитаны для случая Q=IO по методу, приведенному в следующем параграфе. Однако эти довольно утомительные расчеты должны быть повторены для различных значений Q. Кроме того, они содержат погрешности из-за принятых допущений, неидеальных характеристик элементов и влияния сглаживающих устройств, вводимых 104

0,1,

для ограничения скорости нарастания прямого напряжения на тиристорах. Таким образом, расчеты могут быть использованы только как предварительные, а действительные параметры определяются экспериментально.

Время to, предоставляемое для восстановления запирающей способности основного тиристора, определяется временем, в течение которого через обратный диод протекает избыток коммутирующего тока гк (заштрихованная область на рис. 5-7).

Оптимальный коммутирующий ток, обеспечивающий время восстановления тиристора при минимальной энергии конденсатора-С(7, получается .при /m=I,5/ii (расчеты приведены ниже).

Как уже было отмечено, импульс коммутирующего напряжения растет с увеличением тока нагрузки, протекающего во время коммутации. Однако чтобы получить /рг выгоду от этого факта, следует ограничить скорость нарастания тока нагрузки. Это следует из того, что напряжение на емкости Uc увеличивается под действием прироста с,в~ тока нагрузки только в течение второй части .интервала коммутации, после того, как импульс коммутирующего напряжения запрет основной ти- 0,3-ристор. После приращения тока нагрузки до установления режима проходит несколько о,г периодов. Таким образом, такой инвертор не может коммутировать при больших бросках тока нагрузки, но при этом его преимуществом остаются малые коммутационные потери при малой нагрузке.

Напряжение Uc и коммутирующий ток можно простым способом довести до максимального значения даже при отсутствии нагрузки путем опережагоихего отпирания основных тиристоров, как показано на рис. 5-9. Выдержка времени ti между моментами отпирания вспо-

0,7 0,73 аг в.ьь o,s о,.« ю

Рис. 5-8, Теоретические характеристики инвертора при Q=10.

Продолжательнссти упрабляющих импульсов

Tine

могательных и основных тиристоров делается меньше "XLC секунд. Оптимальные условия по коммутирующему импульсу, как показано ниже, получаются при

= О.УбУт! или 2,41/ZC сек.

При этом инвертор всегда переключается с рабочей схемы рис. 5-2 на схему рис. 5-3 в тот момент, когда

коммутирующий ток в индуктивности L равен максимально допустимому току, который еще может быть коммутирован. Формы кривых напряжении в этом случае получаются подобными пред-ставле1П1Ым на рнс. 5-7. При таком режиме работы инвертор способен без опрокидывания выдержать любой бросок тока нагрузки в пределах максимального, так как схема всегда работает с ма-

Рис. 5-9. Кривые токов по время коммутации инвертора в схеме рис. 5-1 при хо.постом ходе, но с опере?каю-щнм отпиранием осноеиого тиристора Т2.

Кривые иапряженнй такие же, что на рис. 5-7.

ксимальным коммутирующим током.

При чисто активной нагрузке инвертор работает совершенно аналогично случаю индуктивной нагрузки. В течение первой частп интервала коммутации (i) кривые напряжений идентичны, но во второй части (/г) они слегка меняются. Так как первая часть содержит время восстановления тиристора, то расчет коммутирующей цепи остается тем же.

Если нагрузка имеет емкостный характер, то коммутация происходит подобно случаю холостого хода, как показано на рис. 5-10. Здесь сделано предположение, что хотя общий коэффициент мощности цепи нагрузки опережающий, но в цепи имеется достаточная индуктивность, препятствующая заметному изменению тока нагрузки за время коммутации. До начала коммутации ток нагрузки протекает через обратный диод Д/, и энергия передается обратно источнику питания. Первый импульс кол1мутирующего тока просто прибавляется к току обратного диода. Основной тиристор уже обесточен и за-10в

ПИрающее действие является излишним. Однако этот процесс необходим для изменения полярности напряжения на конденсаторе. Второй импульс коммутирующего тока добавляется к току нагрузки, протекающему через второй основной тиристор noc.fie его отпирания.

Характер процесса коммутации, описанного для случаев холостого хода, индуктивной и емкостной нагрузок, может также соответствовать и другим условиям нагрузки. Это справедливо вообще для .всех импульсно-ком-мутируемых инверторов. Примеры таких видов нагрузки

Продолжителы/псти праЗляюиих имп1/льсоЗ

Рис. 5-10. Кривые токов во время коммутации инвертора по схеме рнс. 5-1 при емкостной нагрузке.

Кривые напряжений такие же, что рис. 5-5.

приведены ниже в § 5-4. Термины «холостой ход», «индуктивная» и «емкостная» нагрузки использованы здесь для обозначения направления тока нагрузки в момент коммутации.

Анализ процессов в контуре коммутации

Вначале получим уравнения для схемы, представленной на рис. 5-11. Цепь состоит из емкости С, индуктивности L и активного сопротивления R, представляющего потери в цепи, подключенных последовательно к источнику постоянного напряжения. Начальное напряжение на конденсаторе равно С/о, начальный ток равен /о с направлениями, обозначенными на рис. 5-11.

Дифференциальное уравнение цепи t

С/„Н- J cf + L -+/?/к (5-1

при начальном условии /„ (--0) =/о.