вход Вход Регистрация



При использовании параллельных инверторов в источниках переменного тока возможна ситуация, когда требуемый коэффициент несинусоидальности имеет меньшие значения, чем собственный коэффициент несинусоидальности схемы. Особенно это характерно для однофазных параллельных инверторов. В этом случае встает задача улучшения спектра выходного напряжения. В принципе эта задача может решаться двумя путями: или использованием фильтра на выходе инвертора [5,15], или улучшения спектра эквивалентного тока [24,25]. В первом случае возможно применение различных фильтров, но чаще всего используется Г-образный фильтр, схема которого показана на рис. 3.16. Коэффициент передачи такого фильтра определяется как коэффициент передачи делителя содержащего реактивное сопротивление индуктивности в верхнем плече и комплексное сопротивление конденсатора и сопротивления нагрузки, включенных параллельно, в нижнем плече.

Обозначив через комплексное сопротивление верхнего плеча и, соответственно, через комплексное сопротивление нижнего плеча, можем записать:

(3.29)

где ,

.

Подставив и в (3.29) после некоторых преобразований, можем записать:

(3.30)

Принимая во внимание, что

,

модуль комплексного коэффициента передачи можно

представить в следующем виде:

. (3.31)

где - квадрат волнового сопротивления LC-контура.

Таким образом, модуль комплексного коэффициента передачи Г-образного фильтра зависит от двух параметров: отношения частоты сигнала и резонансной частоты фильтра, и отношения волнового сопротивления фильтра и сопротивления нагрузки. Зависимость модуля коэффициента передач от частоты (амплитудно-частотная характеристика фильтра) представлена на рис. 3.17.

Можно показать, что фильтр подобного типа эффективен в том случае, когда подавля-емые частоты нахо-дятся выше резонан-сной частоты. Для передачи без потерь полезного сигнала, частота полезного сигнала может лежать или ниже резонансной или, приблизительно, в раз выше резонансной. Если частоты высших гармоник близки к частоте основного сигнала, что, например, имеет место в однофазном инверторе, то резонансную частоту фильтра не удаётся разместить выше частоты первой гармоники, и это, соответственно, приводит к увеличению габаритов фильтра.

При увеличении мощности нагрузки для уменьшения влияния нагрузки на величину выходного напряжения необходимо снижать волновое сопротивление фильтра, что тоже приводит к увеличению габаритов фильтра. Таким образом, для однофазной схемы параллельного инвертора Г-образный фильтр получается достаточно громоздким.

Более эффективен метод, основанный на улучшении спектра эквивалентного тока. На рисунке 3.18 показана схема параллельного


инвертора с шунтирующим тиристором, описанная в [24]. Вспомогательный тиристор VS5 включается дважды за период, с задержкой по отношению к моменту коммутации на 120 градусов. Таким образом, длительность проводящего состояния вспомогательного тиристора составляет 60 градусов, при этом ток сглаживающего реактора замыкается через тиристор VS5 и, соответственно, эквивалентный ток равен нулю. Развертки процессов в схеме показаны на рисунке 3.19. Как видно из приведенных кривых, кривая эквивалентного тока в этом случае имеет такую же форму, как в трёхфазной мостовой схеме параллельного инвертора. Благодаря улучшению спектра кривой эквивалентного тока, соответственно, улучшается и спектр выходного напряжения инвертора.

Недостатками схемы является, во-первых, необходимость дополнительного шунтирующего тиристора, с соответствующей системой управления, и, во-вторых, - уменьшение коэффициента преобразования. Кроме того, как показывает анализ, для обеспечения нормальной коммутации в этой схеме приходится увеличивать установленную мощность коммутирующего конденсатора.

Формирование кривой эквивалентного тока, подобной той, что существует в трёхфазной мостовой схеме, возможно за счёт изменения закона управления тиристорами, что, естественно, не требует дополнительных силовых полупроводниковых приборов. Для этого достаточно сместить моменты коммутации анодной и катодной групп тиристоров на 60 градусов. Такой инвертор похож на выпрямитель с поочерёдным управлением, описанный в [3] и используемый для повышения коэффициента мощности. Применение поочередного управления в однофазном мостовом параллельном инверторе приводит к тому, что в течение 60 градусов одновременно включены два тиристора в одной из вертикалей моста, что приводит к короткому замыканию по вертикали. При этом в кривой эквивалентного тока возникает пауза длительностью 60 градусов, а в спектре эквивалентного тока исчезают гармоники кратные трем. Развертки процессов в схеме показаны на рисунке 3.20.

Нарастание тока короткого замыкания ограничивается индуктивностью сглаживающего реактора, которая получается больше, чем в обычной схеме. Кроме того, в одной из групп, время, предоставляемое для восстановления управляемости тиристоров, сокращается на 30 градусов, что заставляет увеличивать установленную мощность коммутирующих конденсаторов. Этот недостаток может быть преодолён при использовании в инверторе полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов, например, транзисторов типа IGBT. Подробный анализ транзисторного параллельного инвертора с поочерёдным управлением приведен в [25].

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