Интересная параллель существует между формами кривых тока в выпрямителях и формами кривых напряжения в импульсно-коммутируемых инверторах. Для такого сопоставления необходимо пренебречь как реактивным сопротивлением коммутации в выпрямителе, так и интервалом восстановления в инверторе, и должны приниматься идеальными трансформаторы, диоды и тиристоры. Эти

Рис. 7-19. Сложение выходных напряжений однофазных инверторов И,-Иг, образующих кривые трехфазной формы.

допущения приемлемы для большинства практических схем. Напряжение прямоугольной формы однофазного инвертора сопоставимо с током прямоугольной формы в подобном выпрямителе, в котором пренебрегается пульсацией выпрямленного тока. Это сопоставление распространяется на многофазные схемы, давая возможность использовать кривые токов обычных многофазных выпрямителей для того, чтобы рассчитать формы кривых напряжений эквивалентной многофазной инверторнои схемы.

Кривые напряжений многофазных инверторов могут быть образованы суммирование.м кривых прямоугольной формы. Некоторые гармоники кривой прямоугольной формы в этом процессе устраняются. Например, рассмотрим хорошо известные кривые трехфаз-234

ного инвертора, как результат суммирования трех кривых прямоугольной формы однофазного инвертора. На рнс. 7-19 показан возможный способ, которым может быть образована кривая напряжения трехфазного инвертора. Имеются три однофазных инвертора с вторичными обмотками их выходных трансформаторов, соединенными звездой. Если управляющие сигналы для инвертора И2 сдвинуты в сторону отставания на 120 от сигналов инвертора Ии а соответствующие сигналы инвертора Из сдвинуты в сторону отставания от сигналов инвертора И2, то линейные напряжения будут такими, как показано иа рис. 7-19. Типичные трехфазные кривые могут быть получены простым суммированием кривых прямоугольной формы следующи.м образо.м:

Uab = «ak+ {-Ubn); Ubc = Ubn+ (-ticn);

uca = ucn+ (-Uan).

(7-76) (7-77) (7-78)

Либо посредством разложения Фурье, либо графическим методом, описанным в § 7-1, может быть показано, что кривые Ыап, и ВС и Не л не содержат третью и кратные ей, а также другие аналогичные гармоники, но содержат остальные гармоники кривой прямоугольной фор.мы. Основные гар.мопическне составляющие линейных напряжений сдвигаются ло фазе на 120°, как во всякой трехфазной системе. Выполнение фильтра, требующегося для получения синусоидального линейного напряжения, составляет более простую задачу, так как третья гармоника исключается и не нуждается в ослаблении.

Процесс сложения кривых прямоугольной фор.\1ы в кривые прямоугольно-ступенчатой формы может быть продо.пжен дальше комбинированием выходных напряжений от двух трехфазных схем, каждая из которых имеет кривые, подобные кривым напряжений Uab.Ubc и Uca на рис. 7-19. Прн фазовом сдвиге 30° между такими трехфазны-

Рис 7-20. Кривые напряжений трехфазного мостового инвертора.

мп системами кривая результирующего напряжения не содержит пятой и седьмой гармоник. Такая система описана в гл. 6, где этот процесс был использован для получения регулируемого напряжения. Это техническое решение может быть развито с тем, чтобы исключить дополнительно другие высшие гармонические. Такие технические решения имеют особое значение в более мошных инверторах, где габариты и стоимость э.тементов фильтра в противном случае были бы чрезмерны и где потребовалось бы параллеаьиое соединение агрегатов пли тиристоров с тем, чтобы обеспечить требуемую выходную мощность.

Кривые на рис. 7-19 показывают, что шесть следующих должны быть с равными интервалами времени ком.мутацин в течение периода основной частоты; таким образом, коммутации происходят через каждые 60°. Отсюда кривая напряжения называется кривой шестифазного напряжения. Любая схема, которая имеет шесть коммутаций в течение периода, происходящих с равными интервалами времени, будет иметь шестифа;5ную форму кривой. Кривые .могуг принимать различный вид из-за различных фазных соотношений между гармониками, но они будут иметь один и тот же состав гармонических, например кривая и an на рис. 7-20. Хотя она кажется мало похожей на соответствующую кривую иа рнс. 7-19, по разложение Фурье доказывает, что они юлжны пмегь точно один и тот же состав гармонических. Заметим, что они обе и.меют те же шесть харакчерных, идущих с равными интервалами времени коммутаций в течение периода. Самое существенное, что должно быть указано здесь, заключается в определенном соотношении между количеством идущих с равными интервалами времени коммутаций в течение периода основной частоты и гармониками, присутствующими в кривой. Са.мые низкие гармоники в таких кривых (п-1)-я и (п-1-1)-я, где п - число коммутаций в течение периода. В кр!1вой шестифазнон формы (п=6) самыми низки.ми являются пятая и седьмая гармоники. В кривой двенадцатифазной формы (н=12), полученной сложением двух кривых шестифазной формы, сдвинутых друг относительно друга на 30°, самыми низкими гармоимками являются одиннадцатая и тринадцатая.

7-5. ШИРОТНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ

Одноимпульсный метод

Ступенчатая форма типа рис. 7-19 можег быть получена в однофазном инверторе посредством шпротного регулирования. Принципиальная схема, требуемая для осуществления регулирования шириной импульса, показана иа рнс. 7-21. Эта схема упрощена до предела, однако соединение тирпсторов ясно показывает технические средства для улучшения кривой.

На рис. 7-21 представлен однофазный мостовой инвертор. Однако имеется особенность в порядке с.юдования отпирающих сигналов на тиристоры. В отличие от простого мостового инвертора, в котором тиристоры Tt и Т4 отпираются вместе, мо.мент отпирания тпристора Т1 иа схеме рис. 7-21 отстает на 60 от момента отпирания тиристора Т4. Кривые напряжений показаны на рис. 7-21 при интервалах проводимости для каждого венгнля 180°. Кривые напряжений «ао и Ubo являются напряжениями в точках А ч В относительно отрицательного зажима исгочк/iKa постоянного напря-

жения. Разность этих двух напряжений представляет собой напряжение нагрузки На в, ступенчатая кривая которого показана иа рисунке внизу. В устройстве по рис. 7-21 две пря.моугольные кривые с соответствующим фазовым сдвигом .между ними складываются для того, чтобы образовать ступенчатые кривые, в которых устраняются гармоники.

Шттротное регулирование рассмотрено подробно в гл. 6, где этот вид регулирования использован для и:;менения величины основной гармоники выходного напряжения инвертора. Хотя конечные результаты различных схем широтного регулирования, рассмотренных в гл. 6, различны, однако описанные решения непосредственно могут быть применены для снижения или полиого устранения определенных гармо1П1к в кривых выходного напряжения инвертора.

Широтно-импульсная модуляция

При построении инверторных схем, описанных в гл. 5, про.хож-дение тока через тиристор должно быть начато и прервано по команде в цепи .управления. Такая способность полного управления тиристоро-м дает возможность иметь несколько и[1тервалов прово-

Рис. 7-21. Кривые, соответствующие трехфазной схеме рис. 7-19, полученные от однофазного инвертора.

димости во время полупернода основной частоты НР™?;;"-

Рис. 7-22. Широтно-импульсная модуляция (схема показана на рис. 7-21).

I i i

Рис. 7-23. Широтное регулирование при совместной работе многих инверторов.

а потом постепенно снижаются по синусоидальному закону, то напряжение на нагрузке будет изменяться по синусои.сальному закону. Этот процесс представлен кривой напряжения на рис. 7-22. В этом случае самая низкая гармоника, содержащаяся в кривой напряжения, является восемнадцатой, что определяется примененной частотой повторения импульсов. Требования к фильтрации гармоник для обеспечения синусоидальной формы выходного напряжения при приемлемом содержании гармоник значительно снижаются сравнительно с требованиями для кривой прямоугапьной формы. При техническом решении, проиллюстрированном на рис. 7-22, габариты и вес элементов фильтра снижаются ценой повышения сложности цепей управления.

Повышение повторяемости импульсов позволяет значительно снизить требования к фильтрации. Однако и.меется определенный практический предел для частоты повторяемости импульсов из-за ограниченного вре.мени восстановления примененных в цепи тиристоров. Самый короткий непроводящий интервал должен быть больше, чем нормированное вре.мя восстановления тиристоров. Кроме того, потери из-за коммутации пропорциональны количеству ком-мутаиий в секунду. В результате по мере возрастания повторяе.мо-сти импульсов снижается к. п. д.

Сло:ение выходных напряжений нескольких инверторов при широтно-импульсном регулировании

Инвертор с сильно сниженными гармоника.ми получается, когда выходные напряжения нескольких однофазных агрегатов суммируются, как показано на рис. 7-23. Однофазные инверторы работают так, что дают напряжения, показанные на трех диаграммах напряжений: «12, W.I4 и U56. Широтное регулирование применено в инверторах, которые дают напряжения И34 и «66- Суммирование трех кривых сказывается в кривой напряжения на нагрузке. Все три однофазных инвертора на рис. 7-23 могут также работать прн прямо-уго.,]ьной форме выходного напряжения. Коэффициенты трансформации и сдвиги фаз инверторов устанавливаются таким образом, чт I обеспечивается желаемая форма кривой выходного напряжения [.!1. 7-6 и 7-7]. Снижение гармоник суммированием выходных напряжений нескольких однофазных инверторов приобретает большое практическое значение, когда -номинальная мощность инвертора имеет достаточно большую величину, что объясняет целесообразность применения в этом случае .многих вентилей в преобразователе.

7-6. ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ВЫВОДОВ ТРАНСФОРМАТОРА ИНВЕРТОРА

Снижение содержания гармонических составляющих в кривой выходного напряжения однофазного инвертора возможно путем секционирования обмотки трансформатора. На рис. 7-24 показана воз.можная схема. Требуются индивидуальные цепи коммутации для каждой пары тиристоров: /-2-2 и 3-5. Отдельные тиристоры отпираются и запираются в последовательности, показанной на кривой напряжения на нагрузке, представленной на рис. 7-24.

Важно отметить, что кривая, показатшая на рнс. 7-24, получается только при чисто активной нагрузке. Копа имеется реактивная