книги / Неуправляемые и управляемые преобразователи

ИНВЕРТОРЫ

Г л а в а 3

§ 3.1» Назначение ■ и д ы инвесторов

В предыдущих разделах были подробно рассмотрены широко рас­ пространенные устройства для преобразования переменного тока в постоянный - выпрямители. В технике нередко возникает задача преобразования постоянного тока в переменный, т.е. задача, об­ ратная выпрямлению тока. Процеос преобразования постоянного тока в переменный называют инвертированием тока,а устройства, осуще­ ствляющие инвертирование тока, называют инверторами. При выпря­ млении электрическая мощность передается из сети переменного тока в нагрузку постоянного тока. При инвертировании же электри­ ческая мощность передается от источника постоянного тока в сеть переменного тока, т.е. поток мощности при инвертировании изме­ няет направление по сравнению о потоком мощности при выпрямле­ нии (происходит обращение потока мощности ).

Инвертирование тока применяется при рекуперативном тормо­ жении двигателей постоянного тока, питаемых от выпрямителей, при передаче электрической энергии на большие раоотояния посто­ янным током, при частотном регулировании скорости электродвига­ телей, при питании потребителей переменного токе от источни­ ков постоянного тока (аккумуляторных батарей и ЫГД - генерато­ ров и др.) и в ряде других случаев.

В преобразовательных установках инверторный режим нередко перемежается с выпрямительным (например,в электроприводах пос­ тоянного токе). В двигательном режиме мощность от сети перемен­ ного тока передается двигателю преобразователем, выполняющим функции выпрямителя. Когда же двигатель переходит в'генератор­ ный режим (торможение, движение под уклон, опуок груза)/преоб­ разователь работает в режиме инвертора, передавай в оеть пере­ менного тока мощность, генерируемую машиной постоянного токе. Эпяэодичеокое обращение потока мощности (перемещение выпрями­ тельного и инверторного режимов)'имеет мОойо в "при передаче электрической энергии постоянным током, когда звено приема1 мощности отановитоя ее источником.

Инвертирование постоянного тока в переменный осуществляет­

ся переключением постоянного тока из одной цепи в другую (напри­ мер, из одной обмотки трансформатора в другую) при помощи управ­ ляемых ключей. В качестве ключей используются, как правило, упра­ вляемые вентили (тиристоры, тиратроны, ртутные вентили). Обраще­ ние потока мощности в цепях с вентилями возможно только при вы­

шиной постоянного тока и сетью (машиной) переменного тока при наличии вентилей в цепях. Условия обращения потока мощности удобно пояонить на примере однополупериодного преобразователя (рис.3.2), работающего е выпрямительном и инверторном режимах.

протекания тока будет больше, чем при активной нагрузке. Изме­ нять величину потока мощности из сети переменного тока можно

вится источником энергии, она должна перейти в генераторный ре­ жим. Ток в вентиле 6а оменвть направление не может, позтому проотым увеличением Fd (как на рио.3.1) нельзя наменять направ­ ление потока мощнооти. Чтобы машина М смогла отдавать мощность при том же направлении тока, необходимо оменвть полярность £d . Но теперь недопустимо протекание тока в вентиле при положитель­

во-вторых, оеть переменного тока может стать приемником энергия,

направлении и вентиль при этом не должен включаться. Поэтому в инверторах могут применяться только управляемые вентили.

изменения полярности включения вентилей (показано на рио.3.3). Например, при параллельной работе неокольких машин постоянного тока, часть иэ которых может работать в генераторном режиме, а часть - в двигательном, изменение полярности э.д.с. невозможно. Изменение полярности включения вентилей производится переключе­ нием контактами при переходе к инверторному режиму или же вклю­ чаются параллельно два преобразователя (двухсторонний преобра­ зователь), один из которых работает только в выпрямительном ре­ жиме, другой - только в инверторном.

Ори таком опособе обращения потока мощнооти вое процеосы происходят аналогично рассмотренным выве о той линь разницей,

- 95 - Типы инверторов. В зависимости от характера приемной сети

переменного тока инверторы подразделяются на два типа:

I» Инверторы, ведомые сетью (зависимые инверторы). Они ра­ ботают на ухе существующую оеть переменного тока,в которой час­ тота и напряжение задаются другими источниками переменного тока (синхронными генераторами). Рахим инвертора при этом определяет ся частотой и напряжением приемной сети.

2. Автономные (независи­ мые) инверторы. Они работают на отдельную нагрузку и явля­ ются единственными источника­ ми переменного тока. Частота и напряжение в сети при этом задаются инвертором. Автоном­ ные инверторы в зависимости от режима работы делятся на инверторы тока и инверторы напряжения.

Инверторы, как правило, выполняются по тем же схемам, что и выпрямители.

Условия работы ведомых ( сетью и автономных инверто­ ров существенно различны. Поэ­ тому и рассматривать их целе­ сообразно порознь.

$ 3.2. Рдно(Ьазный инвертор.ведомый сетью Схема и ее работа

На рис.3.4,а приведена охема однофазного инвертора, ведо­ мого сетью. Она аналогична по структуре схеме двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом. Только отрицательный полюс

вторичной отыотки ), в обмотки, соединенные с вентилями (вен­ тильные обмотки) - вторичными, чтобы не приходилось переимено­ вывать отмотки при переходе от инверторного режима к выпрями­ тельному и обратно. Поэтому инвертор, присоединяемый к однофаз­ ной сети, называют однофазным, а присоединяемый к трехфазной сети - трехфазным.

характеристике, приведенной на рис.2Л.Идеальным режимом инвер­ тора был бы такой, при котором вентиль "горел" бы (пропускал только при отрицательной полуволне и'2 ( об =180°). Однако при атом вентиль, работающий в течение всего отрицательного полупериода, продолжал бы "гореть" и при положительной полуволне. Положительное напряжение и 2 л оуыме с £d оказалось бы вклю­ ченным в проводящем направлении. Вентиль в этом случае невоз­ можно было бы погасить (закрыть), т.е. произошло бы короткое

Meal), которое называют опрокидыванием инверторе или выпадением ин режша.

зе выпрямительных режимов. В дальнеймам при рассмотрении инвер­

маетоя величина выпрямленного (отрицательного по знаку) напря­

Коммутация токов в фв8ах

После зажигания вотупамего в работу вентиля ( 7} ) ток

переходит л эту фазу, так как потенциал анода этого вентиля вше, нем потенциал анода вентиля, заханнивачего работу ( Tt ). Тож

а отработанной фазе уменьааетоя до нуля. Переключение тока (ком­ мутация тока) производится при помочи напряжения сети перемен­ ного тока и 2 . Таной опоооб называют еотеотвениой кошттапжей.

Как извеотно из раздела неуправляемых выпрямителей, пере­ ключение тока из фазы в фазу происходит мгновенно при отсутст­ вии индухтивноотей раооеяиия трансформатора и о перекрытием фаз при наличии индухтивноотей раооояняя. Поскольку инверторы, как правило, выполняются на оредвие и больмие мощности, то ищдунтиврооти раооеяния обмоток трансформатора играют оущеотвеиную роль _

Однако величину J è нельзя выбирать слишком большой,так как это ухудшает коэффициент мощности (коэффициент мощнооти инвертора будет рассмотрен ниже).

можно найти,используя закономерность изменения тока (I.I02) в коммутирующейся фазе (во вступающей в работу фазе 2 ), найден­

Начальные условия при этом будут другими:

(3.7)

так как коммутация (нарастание тока в фазе 2 ) начинается спустя угол oL ( s oL ) после начала периода линейного напряжения U2J) (после момента естественной коммутации). Граничные условия твкке будут другими:

для тех же кривых, что и на рис.I.15, показаны новые начальные (3.7) и граничные (3.8) уоловия. Определив постоянную^ из на­ чальных условий (3.7),можно найти