вход Вход Регистрация



Идея амплитудного метода регулирования основывается на том, что величина выходного напряжения любого АИН пропорциональна напряжению на входе инвертора. Следовательно, изменение среднего значения входного напряжения вызывает изменение амплитуды выходного напряжения инвертора. Амплитудный метод регулирования выходного напряжения легко реализуется в структурах преобразователей частоты со звеном постоянного тока, некоторые из которых показаны на рисунке 3.1.

Один из широко распространенных вариантов преобразователя частоты на базе трехфазной мостовой схемы АИН, используемого, например, для частотно-регулируемого электропривода, показан на рисунке 3.1(а). Схема содержит управляемый (обычно тиристорный) выпрямитель УВ, Г-образный фильтр Lф, Cф и трехфазный мостовой АИН без нулевого провода. Частота выходного напряжения инвертора определяется задающим генератором системы управления инвертора, а амплитуда и, соответственно, действующее значение выходного напряжения АИН, определяется напряжением на емкости фильтра. В свою очередь, напряжение на емкости регулируется углами регулирования тиристоров управляемого выпрямителя . Нетрудно видеть, что регулировочная характеристика преобразователя описывается уравнением:

(3.1)

где - действующее значение выходного напряжения;

- коэффициент преобразования схемы инвертора;

- среднее значение выходного напряжения неуправляемого выпрямителя;

- угол регулирования выпрямителя.

Наличие двух раздельных, независимых каналов управления частотой и амплитудой выходного напряжения инвертора позволяет, например, сравнительно просто реализовать требуемые законы управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.

Описанная структура оказывается весьма эффективной при использовании скоростных двигателей (например, на 400 Гц или 1000 Гц), поскольку при амплитудном регулировании форма выходного напряжения практически не зависит от глубины регулирования, а силовые ключи инвертора работают на основной, относительно невысокой, частоте.

Основным недостатком этой системы является быстрое падение входного коэффициента мощности при увеличении углов регулирования выпрямителя. Поэтому в этой системе высокие энергетические показатели возможны лишь в режимах близких к



номинальным. Кроме того, величина емкости фильтра в звене постоянного тока, требуемая для сохранения коэффициента пульсаций входного напряжения при уменьшении выходной частоты, увеличивается пропорционально квадрату диапазона регулирования выходной частоты.

Если в качестве источника энергии используется сеть постоянного тока, например, бортовая сеть, содержащая резервные аккумуляторы, то амплитудный метод регулирования может быть реализован с помощью импульсного преобразователя постоянного напряжения (ИППН), включаемого на входе инвертора вместо управляемого выпрямителя, как показано на рисунке 3.1(б) [4,10]. Вид регулировочной характеристики системы зависит от типа ИППН. В простейшем случае, при использовании ИППН первого рода (широтно-импульсный регулятор) выходное напряжение пропорционально коэффициенту заполнения ИППН:

(3.2)

где - среднее значение входного напряжения;

- коэффициент заполнения ШИР, то есть отношение длительности включенного состояния силового ключа к периоду повторяемости.

При использовании этой структуры следует иметь в виду, что некоторые схемы ИППН имеют импульсный входной ток и, соответственно, требуют установки на входе соответствующего входного фильтра. Подробно электромагнитные процессы и характеристики различных видов ИППН описаны в части 4.

Некоторое улучшение энергетических показателей структуры, представленной на рисунке 3.1(а) достигается при использовании неуправляемого выпрямителя в совокупности с импульсным преобразователем, как показано на рисунке 3.1(в), поскольку в этой схеме фаза первой гармоники входного тока не зависит от величины напряжения в звене постоянного тока. Регулировочная характеристика системы в этом случае описывается уравнением (3.2).

Описанные структуры могут быть легко реализованы и в однофазных преобразователях, в том числе и в случаях, когда число фаз на входе и на выходе не совпадает.

Общим недостатком всех описанных выше структур является невозможность рекуперации энергии в питающую сеть, что требуется, например, при торможении электропривода, когда кинетическая энергия маховых масс должна быть или возвращена в питающую сеть или рассеяна в окружающее пространство. Эта задача может быть решена при использовании схем так называемых активных выпрямителей, работа которых основана на использовании импульсных преобразователей и рассмотрена в части 4.

 

© 2018
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру