вход Вход Регистрация



Однофазная полумостовая схема параллельного инвертора, показанная на рисунке 2.12, интересна тем, что в процессе коммутации тиристоров в этой схеме существенную роль играет эдс сглаживающего реактора. Поэтому к конструкции этого реактора предъявляются высокие требования с точки зрения возможного улучшения связи между полуобмотками, но, в то же время, наличие постоянной составляющей в токах обмоток заставляет использовать магнитопровод с немагнитным зазором, во избежание насыщения сердечника.

Схема работает следующим образом: при включении тиристора VS2 коммутирующий конденсатор заряжается до напряжения от верхней половины источника питания. Соответственно, при включении тиристора VS1, напряжение нижней половины источника питания и напряжение коммутирующего конден-сатора приложено к нижней полуобмотке сглаживающего реактора, что вызывает соответствующую эдс самоиндукции в верхней полуобмотке реактора. В результате к тиристору VS2 прикладывается обратное напряжение равное удвоенному напряжению ком-мутирующего конденсатора. При этом ток, запасённый в реакторе, переключается из верхней полуобмотки в нижнюю, причём скорость этого переключения определяется индуктивностью рассеяния сглаживающего реактора. При включении следующего тиристора процесс повторяется. Таким образом, в цепи нагрузки, включенной в диагональ моста, составленного из двух тиристоров и двух половинок источника питания, формируется эквивалентный ток прямоугольной формы. Следовательно, эквивалентная схема, используемая для однофазной мостовой схемы параллельного инвертора, справедлива и для рассматриваемой схемы. Разница заключается в том, что полумостовая схема является однополупериодной по отношению к источнику питания, поскольку ток протекает только в течение одной полуволны выходного напряжения. Так же, как и в мостовом варианте, среднее значение выходного напряжения за полпериода должно быть равно напряжению источника питания:

(2.20)

Вследствие того, что ток источника питания протекает в течение одного только полупериода, будем иметь:

, , (2.21)

Для расчета амплитуды обратного напряжения составим уравнения по второму закону Кирхгофа для верхнего и нижнего контура, предполагая, что включен тиристор VS2:

Отсюда будем иметь: . Полагая , получим:

(2.22)

Таким образом, по сравнению с мостовой схемой в данном случае амплитуда обратного напряжения в два раза больше.

Кроме того, можно показать, что установленная мощность сглаживающего реактора в этой схеме в два раз больше, чем в мостовом варианте. Действительно, при прочих равных условиях, необходимо иметь две полуобмотки, имеющих индуктивность каждая. Поскольку коэффициент самоиндукции пропорционален квадрату числа витков, результирующая индуктивность реактора возрастает в четыре раза, в то время как действующее значение тока в обмотках снижается только в раз. Следовательно, полагая, что установленная мощность реактора пропорциональна произведению , получим удвоение этого параметра.

Несмотря на указанные выше недостатки, эта схема в последнее время находит применение в источниках питания со звеном повышенной частоты и с бестрансформаторным входом, так как в этой схеме напряжение, существующее в звене постоянного тока, в процессе преобразования, фактически, делится инвертором пополам, что позволяет снизить требуемый коэффициент трансформации выходного трансформатора.

 

2.6.2 Однофазная двухполупериодная схема с выводом нулевой точки

 

Реализация этой схемы возможна в двух вариантах: с включением коммутирующего конденсатора на вторичной стороне трансформатора или, соответственно, на первичной стороне. Первый вариант схемы параллельного инвертора показан на рисунке 2.13.

Отличия в работе данной схемы от рассмотренной выше мостовой схемы параллельного инвертора носят непринципиальный характер, и определяется заменой двух вентилей однофазного моста анодным трансформатором, коэффициент трансформации которого удобно оценивать как отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной полуобмотки .

Коммутация тока в схеме происходит так же, как и в мостовой схеме под воздействием напряжения на емкости С. При включении тиристора VS1 емкость заряжается с полярностью, обозначенной на схеме. Соответственно, при включении тиристора VS3 напряжение конденсатора трансформируется во вторичную обмотку и тиристор VS1 оказывается под обратным напряжением.

Соответственно, ток вторичной обмотки трансформатора имеет такую же форму, как и эквивалентный ток в диагонали однофазной мостовой схемы. Этот ток можно рассчитать, используя эквивалентную схему однофазного мостового параллельного инвертора. Токи и напряжения на первичной стороне трансформатора вычисляются через коэффициент трансформации.

Таким образом, так же, как и в мостовом варианте инвертора, действующее значение первой гармоники эквивалентного тока равно:

(2.23)

Тогда действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора, равное приведенному значению тока источника питания id можно найти по формуле (1.6):

(2.24)

и, следовательно, ток источника питания

(2.25)

Учитывая, что в первичной обмотке трансформатора длительность протекания тока составляет лишь 180° по выходной частоте, а амплитуда его равна току , получим:

. (2.26)

Напряжение источника питания определяется так же, как и в мостовой схеме инвертора, но с учетом коэффициента трансформации выходного трансформатора :

. (2.27)

Амплитуда обратного напряжения на вентилях определяется амплитудой напряжения на первичной обмотке трансформатора и

 

может быть найдена по формуле:

. (2.28)

Определение индуктивности дросселя Ld может производиться из тех же соображений, что и для мостовой схемы инвертора.

Однофазная двухполупериодная схема с выводом нулевой точки и с включением коммутирующего конденсатора на первичной стороне анодного трансформатора показана на рисунке 2.14.

Включение коммутирующей емкости на первичную обмотку анодного трансформатора в ряде случаев приводит к уменьшению установленной мощности анодного трансформатора, так как вторичная обмотка разгружается от емкостного тока, а ток первичной обмотки приобретает более благоприятную форму.

Расчетная емкость ком-мутирующего конденсатора, при-веденная к напряжению вторичной обмотки трансформатора, опре-деляются, как обычно:

. (2.29)

Тогда емкость, включаемая на первичной стороне трансформатора, должна рассчитываться с учётом того, что две первичные полуобмотки образуют автотрансформатор с коэффициентом трансформации 1/2 и, соответственно, будет определяться соотношением:

. (2.30)

Как показано в [3], ток первичной обмотки трансформатора содержит две составляющие: половину тока и половину тока нагрузки , приведенного к первичной обмотке трансформатора:

(2.31)

Рассматривая (2.31) как сумму постоянной и переменной составляющих можем окончательно определить действующее значение:

(2.32)

Сравнивая между собой две последних схемы, следует указать, что в схеме, содержащей коммутирующий конденсатор на вторичной стороне трансформатора, коммутация вентилей в реальных условиях бывает несколько затянута из-за влияния индуктивностей рассеяния анодного трансформатора. Это приводит к уменьшению угла запирания на величину угла коммутации , что необходимо учитывать при выборе емкости коммутирующих конденсаторов.

Установленная мощность анодного трансформатора зависит от места включения коммутирующих емкостей, а при включении их на первичной стороне эта мощность зависит и от коэффициента мощности нагрузки. Можно показать, что минимум установленной мощности анодного трансформатора будет иметь место в том случае, если батарея конденсаторов разбита на две части: компенсирующую и коммутирующую; причем компенсирующие емкости должны быть включены на вторичной стороне трансформатора, а коммутирующие – на первичной. В этом случае мощность вторичной обмотки будет определяться активной мощностью нагрузки. Мощность первичной обмотки, пропорциональная действующему значению тока первичной обмотки, также будет минимальной. Действительно, в соотношении (2.32), определяющем действующее значение тока , ток не зависит от распределения емкостей по сторонам трансформатора, а ток в режиме компенсации будет иметь минимальную величину.

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