вход Вход Регистрация



На практике очень часто автономные инверторы содержат в качестве источника питания управляемый или неуправляемый выпрямитель. В этом случае имеется возможность функции выпрямления и инвертирования совместить в одном вентильном комплекте. Схемы инверторов, в которых приборы одновременно выполняют функции выпрямления и инвертирования, называются схемами со скрытым звеном постоянного тока [3].

На рисунке 2.17 показана схема параллельного инвертора со скрытым звеном постоянного тока, предложенная А.Е. Слухоцким [3]. Схема представляет собой комбинацию однофазного мостового параллельного инвертора и трёхфазного однополупериодного выпрямителя с выводом нулевой точки трансформатора.

Нумерация тиристоров на схеме соответствует алгоритму их работы. Тиристоры 1 и 3 является катодной группой моста инвертора и работают с частотой выходного напряжения. Эти тиристоры называются нулевыми [2]. Шесть тиристоров подключенных к выводам трансформатора образуют анодную группу моста инвертора и одновременно создают два вентильных комплекта трёхфазного нулевого выпрямителя. Очередность работы тиристоров по выходной частоте определяется первыми индексами номера, а, соответственно, по частоте питающей сети – вторыми. Например, если предположить, что наиболее положительной эдс является , то для формирования положительной полуволны эквивалентного тока должны быть включены тиристоры 1 и 41, которые затем выключаются под


воздействием напряжения на коммутирующем конденсаторе при включении тиристоров 3 и 21. Высокочастотная коммутация между этими тиристорами будет продолжаться до тех пор, пока вторичная эдс фазы В не сравняется с эдс ранее работавшей фазы. После этого ток переходит на следующую фазную группу (тиристоры 43 и 23). Таким образом, длительность протекания тока в тиристорах 1 и 3 составляет 180° по выходной частоте, а длительность протекания тока в фазных тиристорах составляет 180° по выходной частоте, но находится в пределах лишь 120° по частоте сети.

При расчете преобразователя необходимо учесть следующие особенности:

1). Эквивалентное постоянное напряжение определяется схемой выпрямления и в данном случае равно:

(2.40)

где E2 – действующее значение фазной эдс анодного трансформатора.

2). Амплитуды анодного тока всех тиристоров одинаковы:

, (2.41)

но среднее значение анодного тока фазных тиристоров в три раза меньше, чем нулевых:

. (2.42)

Обратное напряжение на нулевых тиристорах и на тиристорах работающей фазной ячейки равно амплитуде выходного напряжения. Обратное напряжение на фазном тиристоре неработающей ячейки (например, 23), равно линейному напряжению анодного трансформатора, если момент включен тиристор его группы (например, 21 или 25). Если же включен тиристор в другой группе (например, 41 или 45), то обратное напряжение тиристора равно сумме линейного напряжения анодного трансформатора и напряжения на коммутирующем конденсаторе (т.е. выходного напряжения инвертора). Таким образом, амплитуда обратного напряжения на тиристорах равна сумме амплитуд линейного напряжения анодного трансформатора и выходного напряжения:

. (2.43)

Интересной особенностью схем этого класса является то, что прямое напряжение, прикладываемое к тиристорам, определяется лишь амплитудой выходного напряжения инвертора. Остальные параметры схемы могут быть найдены из соотношений, приведенных выше.

Сравнивая схемы инверторов с явным и со скрытым звеном постоянного тока, следует отметить, что, как показывает анализ, соотношение между установленной мощность силового оборудования и мощностью нагрузки и в том, и в другом варианте схемы, одинаковы. Кроме того, в схемах со скрытым звеном постоянного тока возможно получение, во-первых, большей мощности установки без применения последовательного и параллельного включения тиристоров, а во-вторых, более высокого кпд, за счет уменьшения числа тиристоров, последовательно включенных в контуре тока нагрузки. Например, в рассмотренной выше схеме Слухоцкого, в контуре тока включены два тиристора, а в аналогичной схеме с явным звеном постоянного тока включены три тиристора: один в выпрямителе и два в инверторе.

В схемах не имеющих нулевых тиристоров, наблюдается эффект самовосстановления коммутации при случайных срывах инвертирования, что невозможно в инверторах с явным звеном постоянного тока. Этот эффект объясняется тем, что фазная ячейка, в которой произошел срыв коммутации, выключается естественным путем после окончания интервала её работы по низкой частоте, а следующая ячейка запускается заново. При этом аварийный ток ограничивается индуктивностью и за 120 эл. градусов по частоте сети не успевает нарастать до опасной величины.

Интересной особенностью схем со скрытым звеном постоянного тока является возможность работы управляемого выпрямителя в зоне отрицательных углов регулирования. Это связано с тем, что напряжение между анодом и катодом тиристора создается не только линейной эдс сетевого трансформатора, но и напряжением коммутирующего конденсатора. Поэтому положительное напряжение между анодом и катодом тиристора, необходимое для его включения, появляется на нем раньше момента естественного включения. Теоретический предел угла опережения определяется соотношением между амплитудой напряжения на коммутирующем конденсаторе и мгновенным значением линейной эдс при включении тиристора. Например, для схемы Слухоцкого это условие выглядит следующим образом:

. (2.44)

Поскольку , то используя (2.10) и (2.40) можно показать, что предельный опережающий угол регулирования определяется соотношением:

. (2.45)

Таким образом, опережающий угол регулирования выпрямителя при эл. градусов может достигать величины порядка 35-40 эл. градусов.

 

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