Ведомые сетью инверторы



 

 

В управляемом выпрямителе можно организовать режим работы, при котором энергия будет передаваться от цепи постоянного тока в сеть [10, 18].

Условия, при котором такой режим может быть реализован, следующие:

- в нагрузке должна быть включена большая индуктивность;

- должен отсутствовать обратный диод;

- э.д.с. нагрузки должна быть направлена согласно с направлением напряжения на выходе выпрямителя.

Такие условия возникают в реверсивных управляемых выпрямителях при управлении двигателем постоянного тока по цепи якоря.

Инвертированием называют процесс преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока. Инверторы, ведомые сетью, осуществляют такое преобразование с передачей энергии в сеть переменного тока, т. е. решают задачу, обратную выпрямлению.

Ведомые инверторы выполняют по тем же схемам, что и управляемые выпрямители. На рис. 169 а приведена двухполупериодная схема однофазного ведомого инвертора с нулевым выводом трансформатора.

Прежде чем перейти к рассмотрению электромагнитных процессов и характеристик ведомого инвертора укажем основные положения, отличающие режим инвертирования от режима выпрямления.

При выпрямлении источником энергии (генератором) является сеть переменного тока. Поэтому при = 0 кривая тока , потребляемого от сети, совпадает по фазе с напряжением питания . При = ∞ и = = 0 форма тока близка к прямоугольной (рис. 169 б). Тиристор Т1 открыт при положительной полярности напряжения , а тиристор Т2 – при положительной полярности напряжения (рис. 169 в).

Показателем потребления энергии сетью служит фазовый сдвиг на 180 тока относительно напряжения (рис. 169 г). Это означает, что тиристоры схемы в режиме инвертирования должны находиться в открытом состоянии при отрицательной полярности напряжений вторичных обмоток трансформатора: тиристор Т2 – при отрицательной полярности напряжения , а тиристор Т1 - при отрицательной полярности напряжения (рис. 169 д). При таком режиме отпирания тиристоров осуществляется поочерёдное подключение вторичных обмоток трансформатора через дроссель к источнику постоянного тока (см. рис. 169 а), благодаря чему достигается, во-первых, преобразование постоянного тока в переменный ток и во-вторых, передача энергии в сеть.

Рис. 169. Двухполупериодная схема однофазного ведомого инвертора

 

Указанному режиму отпирания тиристоров при инвертировании соответствует (на рис. 169 г) значение угла управления , отсчитываемого в направлении запаздывания относительно точек естественного отпирания вентилей (0, , 2 и т. д.).

Запирание ранее проводившего тиристора при отпирании очередного тиристора в ведомом инверторе осуществляется под действием обратного напряжения, создаваемого напряжением сети со стороны вторичных обмоток трансформатора (чем главным образом и обуславливается название инвертора – «ведомый» или «ведомый сетью»). Очевидно, к ранее проводившему тиристору при отпирании очередного тиристора будет приложено обратное напряжение (равно сумме напряжений двух вторичных обмоток) только в этом случае, если очередной тиристор отпирается в момент, когда на подключённой к нему обмотке действует напряжение положительной полярности. Иными словами, реальное значение угла при работе инвертора, исходя из условия запирания тиристоров, должно быть меньше на некоторый угол (рис. 169 е), т. е. = - . Если же очередной тиристор отпирать при = , то условие для запирания ранее проводившего тиристора не будет выполнено. Этот тиристор останется в открытом состоянии, создав короткое замыкание цепи с последовательно включёнными вторичными обмотками трансформатора и источником постоянного тока. Такое явление называют срывом инвертирования или опрокидыванием инвертора.

Угол , отсчитываемый влево от точек естественного отпирания , 2 ….., называют углом опережения отпирания тиристоров. С углом задержки отпирания он связан соотношением

 

= - (9)

 

или

 

+ = (10)

 

Таким образом, для перевода схемы из режима выпрямления в режим инвертирования необходимо обеспечить протекание тока через тиристоры преимущественно при отрицательной полярности вторичных напряжений, проводя их отпирание с углом опережения .

Электромагнитные процессы в схеме однофазного ведомого сетью инвертора с учётом коммутационных процессов показаны на рис. 170.

На рис. 170 а приведены кривые вторичных напряжений трансформатора, а на рис. 170 б – сигналы управления тиристорами.

На интервале 0 - (рис. 170 а) проводит тиристор Т2. Его анодный ток (рис. 170 д), равный току , протекает под действием э.д.с. источника постоянного тока через вторичную обмотку трансформатора навстречу напряжению . Полуволна напряжения отрицательной полярности определяет на этом интервале напряжение инвертора.

По окончании интервала , т. е. с опережением на угол относительно точки , подачей управляющего импульса отпирается тиристор Т1. Ввиду наличия реактивных сопротивлений и в анодных цепях тиристоров наступает коммутационный процесс перехода тока с тиристора Т2 на тиристор Т1, длительность которого определяется углом . Как и в выпрямителе, этот процесс протекает под воздействием тока в контуре с обоими проводящими тиристорами. По окончании коммутации = 0, а = .

В последующем процессы, протекающие в схеме, связаны с чередованием коммутационных интервалов, когда ток проводят оба тиристора, и интервалов одиночной работы тиристоров. В связи с тем. Что используются участки синусоид , , соответствующие преимущественно отрицательным полуволнам, среднее значение напряжения инвертора имеет полярность, противоположную режиму выпрямления (рис. 170 а).

Кривая напряжения на тиристоре (рис. 170 е) определяется суммой напряжений вторичных обмоток трансформатора. Максимальное прямое напряжение равно , а обратное - . Длительность действия обратного напряжения на тиристоре, определяемая углом - или соответствующим ему временем , не должна быть меньше величины , необходимой для восстановления запирающих свойств тиристора, ( - паспортное время восстановления запирающих свойств тиристора; - частота питающей сети).

Кривые напряжения сети и отдаваемого в сеть тока приведены на рис. 170 ж. Амплитуда тока равна , где - коэффициент трансформации трансформатора На этапах коммутации ток определяется разностью токов вступающего в работу и завершающего работу тиристоров.

Если принять = 0, то в соответствии с рис. 170 а для модуля напряжение будет справедливо соотношение

 

.

 

Рис. 170. Электромагнитные процессы в схеме ведомого инвертора

 

Отсюда

 

(11)

или

, (12)

 

где

. (13)

 

Энергетические характеристики ведомых сетью инверторов идентичны с характеристиками управляемых выпрямителей.

 


Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 25; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!