вход Вход Регистрация



Фазовый способ стабилизации выходного напряжения инвертора может осуществляться с помощью обратного выпрямителя, подключенного к выходному напряжению и нагруженного на встречную эдс. Однофазный мостовой вариант схемы подобного типа показан на рис. 3.3. Обратный выпрямитель выполняет функцию балластного сопротивления, автоматически вводимого при сбросе основной нагрузки, что приводит к стабилизации выходного напряжения. Действительно, напряжение на выходе обратного выпрямителя в режиме непрерывного тока определяется соотношением:

(3.4)

где a – угол регулирования обратного выпрямления;

- коэффициент трансформации.

С другой стороны, выходное напряжение инвертора определяется соотношением:

(3.5)

Решив совместно (3.4) и (3.5) относительно , получим:

(3.6)

Уравнение (3.6) показывает, что угол δ и, следовательно, выходное напряжение U2 не зависят от параметров нагрузки, а определяются параметрами схемы и углом регулирования обратного выпрямителя.

Работа описанной системы может быть проанализирована с помощью метода геометрических мест, применение которого иллюстрируется векторной диаграммой, представленной на рис. 3.4. На этой диаграмме линия MN является геометрическим местом точек начала вектора тока Ic. При изменении тока нагрузки, для поддержания постоянства выходного напряжения, конец вектора тока Ic должен лежать на направлении вектора эквивалентного тока, т.е. на линии ОА. (при этом длина вектора Ic постоянна). Вектор первой гармоники входного тока обратного выпрямителя сдвинут по отношению к вектору выходного напряжения на угол .


 

При изменении тока нагрузки этот вектор всегда остается параллельным линии ОС. Ток обратного выпрямителя находится путем построения из конца вектора тока нагрузки Iн прямой, параллельной линии ОА, до пересечения с прямой MN. Из этой точки строится вектор тока Ic, конец которого определяет величину эквивалентного тока инвертора Iэкв.

Практически, в системах с обратным выпрямителем в качестве источника встречной эдс обратного выпрямителя часто используется сам источник питания (т.е. ), а обратный выпрямитель делается диодный. Однофазный мостовой вариант такой схемы представлен на рис. 3.5. Поскольку в этом случае угол регулирования , то, как видно из соотношения (3.6), должно выполняться равенство:

(3.7)

где - коэффициент трансформации на обмотку, питающую обратный выпрямитель.

Таким образом, в этой схеме угол параллельного инвертора полностью определяется величиной коэффициента трансформации выходного трансформатора. Естественно, что это соотношение справедливо лишь при условии, что обратный выпрямитель работает в режиме непрерывного тока.

Векторная диаграмма, поясняющая работу системы, с неуправляемым обратным выпрямителем, показана на рис. 3.6.

Для построения диаграммы необходимо иметь область существования тока нагрузки S, которая определена как совокупность возможных величин амплитуды и фазы тока нагрузки. Линия ОА проводится род углом , величина которого задана конструкцией выходного транс-форматора в соответствии с (3.7). Линия MN проводится парал-лельно линии ОА так, чтобы область существования тока нагрузки лежала выше линии MN. Поскольку расстояние между линиями ОА и MN определяется длиной вектора тока , то это условие обеспечивает коммутационную устойчивость системы в пределах токов нагрузки принадлежащих области S. Поскольку обратный выпрямитель неуправляемый, то можно считать, что фаза первой гармоники его входного тока совпадает с вектором выходного напряжения. Тогда для построения вектора эквивалентного тока достаточно к вектору тока нагрузки достроить горизонтальный вектор (- приведенный к первичной обмотке входной ток обратного выпрямителя) до пересечения с линией MN (точка Р2 на рис. 3.6), из которой затем строится вектор тока до пересечения с линией ОА.

Анализ векторной диаграммы позволяет объяснить некоторые "странные", на первый взгляд, свойства рассматриваемой системы. Например, если вектор тока нагрузки, как показано на рис. 3.6, перемещается по линии ВС, то это не влияет на величину эквивалентного тока и, следовательно, не приводит к изменению тока , потребляемого инвертором.

Из диаграммы видно, что при условии jн > a уменьшение тока нагрузки приводит к увеличению входного тока инвертора. Действительно, при уменьшении величины вектора тока нагрузки или при уменьшении угла точка пересечения вектора тока обратного выпрямителя с линией MN перемещается выше и стремится к точке Р3. Как видно из диаграммы при этом происходит существенное увеличение, как эквивалентного тока инвертора, так и входного тока обратного выпрямителя. Следует отметить, что эти токи циркулируют внутри контура, состоящего из инвертора и обратного выпрямителя и, практически, не попадают в цепь источника питания. Циркуляционный ток особенно велик в режиме холостого хода (точка Р4). В этом случае, при относительно небольшом токе источника питания, в цепи инвертора (и, соответственно, в цепи обратного выпрямителя) может циркулировать ток в несколько раз превышающий величину тока, соответствующего номинальному току нагрузки.

Причем следует указать, что это увеличение растет с уменьшением рабочего значения угла δ. Этот эффект объясняется тем, что при уменьшении тока нагрузки реактивная мощность нагрузки замещается активной мощностью, потребляемой обратным выпрямителем. Для уменьшения циркуляционного тока рабочий угол следует выбирать достаточно большим, так как при увеличении угла увеличивается наклон линии MN, и изменение тока нагрузки меньше сказывается на режиме работы системы.

На рис. 3.7 изображена типичная внешняя характеристика инвертора с обратным выпрямителем. Нарушение стабилизации в области больших токов объясняется переходом обратного выпрямителя в режим прерывистых токов из-за уменьшения выходного напряжения инвертора и, соответственно, уменьшения напря-жения на входе обратного выпрямителя.

 

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