Главная страница  Теория автономных инверторов 

[0] [1] [ 2 ] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46]

сопротивление в запертом состоянии и при обратном напряжении на них.

2. Трансформаторы являются идеальными, т. е. имеют равные нулю индуктивное сопротивление рассеяния, активное сопротивление обмоток и намагничивающий ток.

3. Индуктивность в цепи постоянного тока достаточно велика, чтобы поддерживать постоянный ток непрерывным.

4. Электродвижущая сила равна среднему значению напряжения на стороне постоянного тока выпрямителя или инвертора, соответствующему углу управления вентилями.

5. Для инверторного режима принимается, что напряжение на шинах переменного тока неизменно. Это означает, что переменное напряжение поддерживается независимо от режима схемы инвертора.

При использовании тиристоров и хорошо спроектированных трансформаторах формы кривых, получаемые в действительности, мало отличаются от тех, которые получаются при предположении об идеальных элементах схемы.

На рис. 1-2,6 показаны формы основных кривых для схемы, работающей в режиме управляемого выпрямителя при выпрямленном напряжении, равном примерно половине максимального его значения. Вентили включаются с запозданием на угол а по отношению к моменту времени, когда напряжение на них становится положительным Среднее значение напряжения на индуктивности в цепи постоянного тока должно быть равным нулю, как показывают заштрихованные площадки на рисунке. Напряжение батареи должно, как показано для этого частного значения угла управления, обеспечивать то, что среднее значение напряжения на индуктивности равно нулю. Принята произвольная величина постоянного тока, достаточная, чтобы проиллюстрировать форму его кривой. Среднее значение выпрямленного напряже-

Угол а применяется для измерения угла фазового управления - задержки по отношению к углу включения вентилей, при котором получается максимальное выпрямленное напряжение. Угол Р, равный 180°-а, используется для измерения угла фазового управления - опережения по отношению к углу включения вентилей, при котором должно действовать максимальное постоянное напряжение в инверторном режиме.

йия равно

. + а

1 - n.tj

[COS

cosa.

(1-1)

Ha рис. l-2,e показаны кривые, получающиеся при а=90°, когда напряжение Uq на стороне постоянного тока равно нулю. Это - переломная точка при переходе от режима управляемого выпрямителя к режиму инвертора, ведомого сетью. На рис. 1-2,г показан режим, когда вентили включаются при угле управления, соответствующем примерно половине максимального возможного инвертируемого напряжения. Если угол управления а увеличивается, как показано кривыми на рис. 1-2,6-г, т. е. угол вентилей все более запаздывает по отношению к углу включения, который соответствует максимальному выпрямленному напряжению, то прямое напряжение задерживается на управляемых вентилях па все большую часть периода. Наоборот, уменьшается интервал времени, в течение которого к вентилю бывает приложено обратное напряжение непосредственно после того, как он проводил ток. Для максимального угла управления (задержки) для инверторного режима угол Р должен быть не меньше, чем тот, который обеспечивает восстановление управляемости вентиля. Таким образом, интервал времени существования отрицательного напряжения, показанный кривой ии должен быть ио меньшей мере достаточным, чтобы обеспечить принципиальную возможность осуществления коммутации, т. е.: 1) уменьшение тока в Т! до нуля; 2) задержку восстановления прямого напряжения на этом вентиле до тех пор, пока он не восстановит свою запирающую способность для прямого напряжения; 3) создание прямого тока в Т2.

Как было указано выше, предполагается, что напряжение на шинах переменного тока неизменно. Это заставляет переменное напряжение сохранять свою синусоидальную форму, как показано кривыми на рис. 1-2.

Электродвижущая сила батареи должна соответствовать значению, показанному для каждого частного угла управления, чтобы обеспечить равное нулю среднее значение напряжения на индуктивности. Выражение для



напряжения на стороне постоянного тока (уравнение (1-1)] пригодно и для инверторного режима при 90°<а<180°. На рис. 1-3 показана кривая, соответствующая уравнению (1-1), на которой отмечены области выпрямительного и инверторного режимов.

Как сказано выше, кривые на рис. 1-2 даны для схемы, которая имеет пренебрежимо малые индуктивные и активные сопротивления на стороне переменного гока.

--sr~

Выпрямление

Инвертирование

Рис. 1-3. Зависимость среднего значения постоянного напряжения f/o от угла управления а.

Индуктивности на стороне переменного тока обусловливают немгновенную коммутацию вентилей и соответствующее снижение напряжения, такое же как в неуправляемом выпрямителе. Угол управления а должен быть меньше 180°, чтобы обеспечить процесс коммутации, т. е. передачи тока от одного вентиля к следующему, пока переменное напряжение имеет направление, обеспечивающее возможность коммутации. Если время недостаточно для всего процесса коммутации, то схема работает как выпрямитель и возникают аварийные токи в цепях постоянного и переменного тока. Схема рис. 1-4,й подобна схеме рис. 1-2,с за исключением того, что на первой показаны индуктивности на стороне переменного тока. Кривые, соответствующие схеме рис. 1-4,а, показаны на рис. 1-4,6. Угол управления увеличен от одного периода к другому, чтобы показать работу как в режиме управляемого выпрямителя, так и ведомого сетью инвертора. При построении кривых приняты те же допущения, что для кривых рис. 1-1, за исключением предположения о равенстве нулю реактивных сопротивлений в цепи коммутации.

Важно отметить, что среднее значение напряжения в индуктивных сопротивлениях рассеяния, или площадки напряжения, исключаемые из кривой напряжения сети переменного тока, имеют неизменное значение для данной величины постоянного тока. Поэтому углы коммутации изменяются в зависимости от мгновенного зна-14


выпрямление



Инберта рода ние



Рис. 1-4. Двухполупернодный выпрямитель-инвертор с учетом реактивных сопротивлений ком-мутацик, с - схемы; б - формы кривых при изменяющемся угле управления.



чения напряжения, соответствующего данному углу управления. Как показано на рис. 1-4,6, индуктивные сопротивления в цепи коммутации уменьшают интервал времени, в течение которого к вентилям приложено обратное напряжение, так как часть этого времени затрачивается на процесс изменения направления тока в этих индуктиБностях. Таким образом, время задержки перед восстановлением прямого напряжения на вентилях становится меньше.

1-3. АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР С МЕХАНИЧЕСКИМИ КЛЮЧАМИ

Механические инверторы имеют наибольший возможный к. п. д., так как в идеальном механическом ключе отсутствуют потери. Когда он выключен, ток в нем равен

Рис. 1-5. Инвертор с механическим переключателем. а - схема; б - формы кр1ты.\,

нулю, а когда включен, на его контактах действует ничтожно малое напряжение. Механический вибратор есть простейший пример инвертора, переключающие элементы которого в течение периода скачком переходят от состояния «отперто» к состоянию «заперто». Так как меха-16

нический ключ имеет чрезвычайно малый ток утечки в разомкнутом состоянии и ничтожное контактное падение напряжения в замкнутом, то его можно считать идеальным ключом. Схема инвертора с механическим ключом показана на рис. 1-5,а. Предполагается, что отдельная цепь или отдельное устройство заставляет механический ключ непрерывно колебаться. ?С-це-пи служат для подавления перенапряжений, вызываемых индуктивностями трансформатора и нагрузки. На рис. 1-56 показаны кривые напряжения для случая, когда существуют на протяжении цикла интервалы, во время которых не замкнут ни один из контактов. Такой интервал всегда предусматривается, чтобы предупредить одновременное прохождение тока через оба контакта. На рис. 1-5,6 видны затухающие колебания, создаваемые колебательными контурами, состоящими из индуктивностей рассеяния и емкостей, шунтирующих контакты.

В этом инверторе длительность интервала проводимости контактов управляется моментами включения п выключения контактов. Каждая пара контактов выдерживает прямое напряжение, равное 2Еа в течение большей части интервала времени, когда контакты разомкнуты.

1-4. ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР

Транзисторные инверторы во многом подобны механическим. Однако транзистор - бесшумный и более надежный ключ, чем механические контакты. Он также имеет весьма малое прямое падение напряжения и незначительный ток утечки, так что приближается по к. п. д. к лучшим контактным ключам.

Ниже будут рассмотрены некоторые детали принципа работы транзисторного инвертора, чтобы пояснить практические методы вынужденной коммутации при индуктивной нагрузке.

Однофазная схема с идеальным трансформатором при чисто активной нагрузке

На рис. 1-6,G показана схема простого транзисторного инвертора, причем предполагается, что он возбуждается от отдельного генератора. Импульсы от этого

2-1503 17




[0] [1] [ 2 ] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46]

0.0156