вход Вход Регистрация



Одним из достоинств последовательного инвертора является то, что форма анодного тока тиристоров близка к синусоидальной. В этом случае коммутация силовых полупроводниковых приборов происходит при сравнительно небольших величинах анодного тока и, соответственно, коммутационные потери в тиристорах, по сравнению, например, с потерями в тиристорах в параллельном инверторе, тоже невелики. Поэтому последовательные инверторы способны работать на более высоких частотах, чем параллельные. Тем не менее, обычно диапазон частот тиристорного инвертора не превышает величин порядка 8 – 10 кГц, что определяется временами выключения тиристоров. Действительно, самые скоростные тиристоры имеют время выключения не более 8 мкс. При работе инвертора с углом и коэффициентом запаса 1,5 период выходного напряжения равен:

мкс, (4.24)

что соответствует частоте порядка 10 кГц.

В то же время, целый ряд технологических установок, например, ультразвуковые, требует более высоких частот. Для получения частот порядка десятков кГц [1,2,3] можно использовать многоячейковые умножители частоты. На рис. 4.11 изображена схема трёхячейкового тиристорного умножителя частоты, построенная на основе последовательного инвертора. Работа схемы поясняется развертками процессов, показанными на рис. 4.12. Очередность работы силовых полупроводниковых приборов соответствует их нумерации и совпадает с чередованием интервалов проводимости тиристоров в обычном трёхфазном мостовом выпрямителе. Каждая ячейка работает как обычный последовательный инвертор в режиме прерывистого тока. Длительность протекания тока в каждом тиристо-

ре составляет 180 электрических градусов по частоте выходного напряжения, но равна лишь 60 электрическим градусам по частоте работы одной ячейки инвертора.

Развертка напряжения на коммутирующем конденсаторе (рис. 4.12(б)), показывает, что рабочая частота ячейки в три раза ниже частоты выходного напряжения.

Увеличение частоты выходного напряжения достигается за счёт суммирования в нагрузке токов, формируемых всеми тремя ячейками. Кривая напряжения между анодом и катодом одного тиристора (рис. 4.12(в)) показывает, что время, предоставляемое для восстановления управляемости тиристора в этой схеме значительно больше, чем соответствующее время в обычном последовательном инверторе. Для трёхячейкового умножителя частоты результирующий угол запирания складывается из двух составляющих: первая определяется углом проводимости двух других ячеек, а вторая углом опережения тока, вычисляемого по обычной эквивалентной схеме последовательного инвертора:

.

Таким образом, угол, предоставляемый для восстановления управляемости, может составлять величины порядка 370-390 градусов (против 20-30 градусов в обычной схеме), что и обеспечивает возможность повышения частоты выходного напряжения почти на порядок. Нетрудно видеть, что количество ячеек в умножителе можно сделать и больше трёх (оно должно быть нечётным), что позволяет теоретически обеспечить и большее повышение частоты. Однако, при увеличении числа ячеек эффективность преобразования довольно быстро снижается, а установленная мощность оборудования растёт. Это объясняется, помимо увеличения числа силовых полупроводниковых приборов, увеличением коэффициента формы тока, протекающего в элементах силовой схемы. Физически это можно объяснить тем, что даже в схеме трёхячейкового умножителя каждый тиристор проводит ток только 1/6 часть времени, то есть 5/6 времени он не работает. Соответственно, то же можно сказать об обмотках коммутирующих реакторов, а конденсаторы находятся под постоянным напряжением и, следовательно, тоже не работают 2/3 рабочего времени. В настоящее время, для получения частот порядка 100-200 кГц и более, рационально применение новых, более скоростных приборов, например, IGBT.

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