Коммутация тока в приведенной схеме начинается тогда, когда открывается очередной вспомогательный^ (коммутационный) вентиль (например, Бк1) и когда надо прервать ток в основном вентиле УВХ. Под действием заряженного в предыдущий полупериод конденсатора Ск в контуре коммутации (показанном пунктиром), включающем вспомогательный вентиль Вк1, конденсатор Ск, индуктивность LK и антипараллельно соединенные вентили УВХ и Дх, проходит коммутационный ток iK.

Амплитуда этого тока /ктах должна превышать максимальное значение нагрузочного тока /н max (рис. 7.98, б).

В момент tx, когда ток коммутации /к сравнивается с нагрузочным г н, результирующий ток в рабочем вентиле УВХ снижается до

Рис. 7.98. Однофазный инвертор напряжения, выполненный по схеме с нулевым выводом:

а - схема с диодами возвратного тока и с узлом коммутации; б - диаграммы токов в коммутационном узле

нуля (рис. 7.98, а). После момента tx коммутационный ток iK продолжает проходить, разветвляясь после точки TV, по двум путям: по цепи нагрузки =/ и коммутационному контуру г'к. Прямое падение напряжения в вентиле возвратного тока Дх, входящему в контур коммутации, является обратным (отрицательным) напряжением для основного вентиля УВХ. При этом напряжении и происходит восстановление запирающих свойств основного вентиля.

На втором этапе прохождения коммутационного тока через конденсатор Ск и индуктивность LK конденсатор перезаряжается (получая напряжение противоположной полярности), что подготовляет его к следующему коммутационному этапу, который имеет место через полпериода в нижнем вентиле УВ2.

Введение в схему дополнительной пары диодов возвратного тока Д[ и Д'2 связано с необходимостью предупреждения прогрессивного накопления энергии в емкости Ск или в индуктивности коммутационного контура. Это имеет место при малом расходе мощности в коммутационном контуре по сравнению с мощностью, им получаемой.

Полная трехфазная схема инвертора напряжения, состоящая из трех однофазных секций, приведена на рис. 7.99, а [86]. Каждая из фаз нагрузки (каковой часто является двигатель переменного тока) присоединена к средней точке группового реактора LK в коммутирующем узле. Верхняя половина реактора LK участвует в коммутации тока вентиля, входящего в состав верхней (анодной)группы вентилей, а нижняя - в коммутации тока в нижней (катодной) группе вентилей. Коммутирующий конденсатор С является общим для обоих вентилей в пределах одной секции. Перекрестный охват диодами возвратного тока коммутационного реактора позволяет ограничиться в пределах секции только двумя возвратными диодами.

Диаграмма, иллюстрирующая чередование рабо ты отдельных вентилей в рассматриваемой мостовой схеме, приведена на рис. 7.99, б. В одну шестую часть периода полный ток /н пропускает вентиль в верхней (анодной) группе и связанная с ним секция нагрузки. Этот ток расходится затем по двум другим параллельно пропускающим ток секциям нагрузки и связанным с ними вентилям в нижней (катодной) группе. В следующую, шестую, часть периода полный ток / пропускает очередная фаза и связанный с ней вентиль в нижней (катодной) группе вентилей и по половине полного тока пропускают вентили в верхней (анодной) группе и соответствующие им секции нагрузки.

Секция нагрузки, пропускающая полный ток, принимает на себя 2/3 напряжения источника питания Ud, а параллельно работающие в данную часть периода секции принимают по г/3 от полного напряжения Ud.

Система управления основными и коммутационными вентилями строится так, чтобы обеспечить требующуюся последовательность открытия и закрытия вентилей в инверторе.

Рис. 7.99. Трехфазный инвертор напряжения:

а - схема с групповой коммутацией токов; б - диаграмма напряжения и токов

§ 7.20. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ

Рассмотренные в предыдущих параграфах преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока обеспечивают гибкую связь между системами переменного тока при разных частотах, фазах и уровнях напряжения. Однако их применение связано с введением двух структурно обособленных звеньев в преобразователь (выпрямителя и инвертора), каждое из которых выполняется на полную мощность. Это приводит почти к удвоению установленной

Рис. 7.100. Преобразователь частоты, связывающий системы трехфазного и однофазного токов:

а - схема; б, в, г, дё- диаграммы напряжения

мощности и веса преобразователя. В тех случаях, когда необходимо стремиться к минимуму веса и габаритов преобразовательной установки, применяются системы с непосредственной связью (рис. 7.84 и 7.85, б).

Вес установки заметно уменьшается из-за меньшего числа вентилей благодаря отсутствию звеньев искусственной коммутации тока [96 и 98].

Простейшая схема преобразователя частоты с непосредственной связью, в которой трехфазный ток с частотой Д преобразуется в однофазный ток более низкой частоты /2, приведена на рис. 7.100, а. Ко вторичной трехфазной обмотке трансформатора, связанного с сетью частоты fx, присоединены две группы управляемых вентилей. Вентили одной из групп, связанные своими анодами с обмотками трансформатора (вентили УВи УВ2 и УВ3), пропускают токи