(495)510-98-15
Меню
Главная »  Промышленная электроника 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 [ 146 ] 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

ГЛАВА ВОСЬМАЯ


АВТОНОМНЫЕ ИНВЕРТОРЫ

§ 8.1. АВТОНОМНЫЕ ИНВЕРТОРЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Автономные инверторы - устройства, преобразующие постоянный ток в переменный с неизменной или регулируемой частотой и работающие на автономную (не связанную с сетью пере-? менного тока) нагрузку. В этом главное отличие автономных инверторов от ведомых инверторов, также преобразующих постоянный ток в переменный, но работающих на сеть переменного тока. Нагрузкой автономного инвертора может быть единичный потребитель (асинхронный двигатель, электрическая установка) или разветвленная сеть потребителей (несколько нагрузок, работающих по своему графику).

Основой автономного инвертора является вентильное переключающее устройство, которое может выполняться по однофазным и трехфазным схемам (с нулевым выводом или мостовым). Модель однофазного мостового инвертора, в которой вентили заменены ключами, показана на рис. 8.1, а.

В качестве ключей в автономных инверторах служат транзисторы и одно- или двухоперационные тиристоры. При использовании одно-операционных тиристоров схему дополняют элементами, предназначенными для коммутации тиристоров. Одним из главных элементов является конденсатор. Важно отметить, что назначение конденсаторов может не ограничиваться лишь запиранием тиристоров. Конденсаторы могут применяться для формирования кривой выходного напряжения инвертора и определять характер процессов, протекающих в схеме. В связи с этим схемы автономных инверторов подразделяют на автономные инверторы напряжения (АИН), автономные инверторы тока (АИТ) и автономные резонансные инверторы (АИР).

Особенности АИН рассмотрим на примере однофазной мостовой схемы, где вентили для простоты представлены ключами (рис. 8-1, аг Источник питания Е здесь работает в режиме источника напр яжени я (например, аккумуляторная батарея), чем и обусловливается название инверторов этого типа. При питании схемы от



р

Е

/. I--41---1 Л/>

-41-

о

выпрямителя на входе АИН включают конденсатор большой емкости с целью шунтирования источника питания по переменному току для придания ему свойств источника напряжения. Формирование кривой выходного напряжения осуществляется путем использования соответствующего закона (алгоритма) переключения тиристоров. При наиболее простом алгоритме поочередно переключаются накрест расположенные ключи (вентили) - сначала включены ключи К и Кг, затем ключи Ks, Kt- Кривая выходного напряжения состоит из последовательности двуполярных импульсов с амплитудой, равной Е (рис. 8.1, б). Ток в нагрузке определяется кривой выходного напряжения и характером нагрузки. В случае применения однооперационных тиристоров в инвертор должны входить коммутационные узлы, основанные на принципе принудительной конденсаторной коммутации. При использовании двухоперационных тиристоров и транзисторов отличие заключается лишь в отсутствии узлов принудительной коммутации.

В АИТ конденсатор подключают параллельно нагрузке, а источник питания работает в режиме источника то-к а. Такой режим создается путем включения в цепь источника питания дросселя Ld с большой индуктивностью (рис. 8.1, а). Кривая выходного напряжения формируется при поочередной проводимости ключей, расположенных по диагонали. Конденсатор, подключенный параллельно нагрузке, участвует в формировании кривой выходного напряжения и обеспечивает запирание тиристоров. Кривая напряжения в простейшем случае (при чисто активной нагрузке) состоит из участков экспонент заряда и разряда конденсатора (рис. 8.1, в). Инверторы тока выполняются только на однооперационных тиристорах.

В АИР конденсатор можно включать последовательно с нагрузкой или параллельно ей. Характер протекающих процессов в главных цепях ключевой схемы обусловливается колебательным процессом перезаряда конденсатора в цепи с источником питания и индуктивностью, специально введенной или имеющейся в составе нагрузки, в связи с чем ток в цепи нагрузки (рис. 8.1, г) приближается по форме к синусоиде. АИР обычно выполняют на однооперационных тиристорах. Помимо формирования кри-


Рис. 8.1. Модель ключевой схемы однофазного мостового автономного инвертора (а); кривые выходных напряжет ний АИН (б) и АИТ (в); кривая выходного тока АИР (г)

I Ihl




вой тока (напряжения) нагрузки конденсаторы здесь осуществляют операцию запирания тиристоров.

Основные области применения автономных инверторов следующие;

1) питание потребителей переменного тока (АИН, АИТ) в устройствах, где единственным источником энергии является аккумуляторная батарея (например, бортовые вторичные источники питания); а также резервное питание ответственных потребителей при возможном отключении сети переменного тока (электросвязь, вычислительная техника);

2) электротранспорт (АИН, АИТ), питающийся от контактной сети или какого-либо источника постоянного тока, где в качестве тяговых электродвигателей желательно иметь простые, надежные и дешевые короткозамкнутые асинхронные двигатели;

3) электропривод с асинхронными и синхронными двигателями (АИН, АИТ), где инвертор служит источником регулируемых напряжения и частоты;

4) преобразователи постоянного напряжения одной величины в постоянное напряжение другой величины (АИН, АИТ, АИР); ;

5) устройства для получения переменного тока (АИН, АИТ, АИР) необходимой частоты от источников прямого преобразования энергии (термо- и фотоэлектрические генераторы, топливные элементы, МГД-генераторы), вырабатывающих энергию на постоянном токе; ?

6) электротермия (АИТ, АИР) для получения переменного тока повышенной частоты (плавка металла, нагрев и закалка изделий).

В отдельных случаях к автономным инверторам предъявляется требование в отношении не только прямой передачи энергии от источника питания в нагрузку, но и обратной передачи энергии от нагрузки в источник питания, что, в частности, необходимо для реализации рекуперативного торможения асинхронных двигателей.

§ 8.2. СПОСОБЫ ФОРМИРОВАНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОДНОФАЗНЫХ АИН

Однофазные АИН чаще всего выполняют по мостовой схеме (рис. 8.2). Нагрузка (обычно активно-индуктивного характера) включается в диагональ моста, образованного тиристорами Ту-Г4 и обратно включенными диодами Д{-Д4. Диоды предназначены для пропускания тока активно-индуктивной нагрузки на интервалах времени, когда ток имеет направление, обратное для тиристоров (д Н-

оды обратного, встречно г о или реактивного тока).

Формирование кривой выходного напряжения характеризуется процессами, протекающими главных цепях инвертора (с тиристорами Ti- Tit диодами ДЩ: Д4 и нагрузкой) при задании сЦ ответствующих интервалов провар-


-0-* I *

Рнс. 8.2. Схема главных цепей нофазного мостового АИН



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 [ 146 ] 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.