Инверторы, ведомые сетью. Цель лекции: рассмотреть вопросы: трехфазные инверторы; коммутация инверторов, ведомых сетью

Лекция 21.

Цель лекции: рассмотреть вопросы: трехфазные инверторы; коммутация инверторов, ведомых сетью.

Трехфазные инверторы

Схема инвертора (рис. 7.2) такая же, как и для управляемого выпрямителя. Рассмотрим работу схемы в инверторном режиме при общепринятых упрощающих допуще­ниях. В качестве источника энергии постоянного тока можно рассматривать тяговые двигатели электровоза, находящегося в зоне питания тяговой сети. Двигатели переведены в генераторный режим и работают с ЭДС Е. Схема инвертора подключена к контактной сети катодной точкой, а к рельсовой сети — анодной. Угол управления инвертора α=5π/6=150 эл. град. Ток цепи пере­менного тока i_d идеально сглажен и равен I_d.

Электромагнитные процессы в трехфазном мостовом инверторе подобны процессам в рассмотренном однофазном инверторе. Связь между углами аир сохраняется,β= π α. При α > 90 эл. град, напряжение u_d формируется участками линейных напряжений тельной полярности. Напряжение u_d отрицательно и выполняет функ­цию противо-ЭДС инвертора. Принцип построения кривой и^тот же, что и для схемы выпрямителя.

Кривые токов тиристоров при мгновенной коммутации (L_a = 0) и идеальном сглаживании i_d (L_d→∞) имеют прямоугольную форму. Основная гармоническая составляющая тока сети переменного тока i₁₍₁₎ отстает от кривой напряжения u₁, на угол φ₍₁₎=α. На большей части периода мгновенная мощность в каждой фазе отрицательна, что соответствует передаче энергии от электровоза в первичную сеть переменного тока.

При работе инвертора должно соблюдаться так же условие опере­жения включения очередного тиристора на угол β≥10—15 эл, град, для обеспечения устойчивого выключения тиристора, выходящего из проводящего состояния.

Кривая напряжения на плече схемы u_VT инвертора формируется положительными участками линейных напряжений. Лишь на интер­вале, измеряемом углом β это напряжение приложено к тиристорам в обратном направлении.

КОММУТАЦИЯ ИНВЕРТОРОВ, ВЕДОМЫХ СЕТЬЮ

Уравнение коммутации. В реальных условиях анодная индуктив­ность имеет конечное значение, отличное от нуля, L_a≠0, что влияет на процесс коммутации ведомых сетью инверторов. Процесс комму­тации происходит на интервале коммутации, называемом углом коммутации у.

Уравнение электрических цепей на интервале коммутации и урав­нения коммутации инверторов такие же, как и для управляемых вы­прямителей/ Если в этом выражении вместо угла α согласно выражению (7.1) подставить π-β, то уравнение ком­мутации для однофазного инвертора можно записать в следующем виде

или

(7.2)

Для трехфазных мостовых инверторов уравнение коммутации имеет вид

Вместо корня из двух – корень из шести в знаменателе выражения (7,2)

Влияние коммутации на формы кривых напряжений и токов и на управление инвертором. На интервале, измеряемом углом коммутации у, напряжение u_d в однофазном инверторе (рис. 7.3, а) равно нулю, так как все тиристоры одновременно проводят ток. По уровням потенци­алов схема оказывается стянутой в одну точку. Благодаря нулевой коммутационной площадке среднее значение напряжения U_d увеличи­вается на величину

(7,4)

Заменив угол α на π-β, получим

(7,5)

С учетом 7,2 падение напряжения на коммутации

(7,6)

Аналогичная зависимость и для трехфазного инвертора (рис. 7.3, б):

(7,7)

С учетом соотношения α=π-β и уравнения коммутации (7,3) это выражение принимает вид:

(7,8)

Рис. 7. 3 Временное диаграммы напряжений и токов однофазного (а) и трехфазного (б) инверторов при коммутации с углом γ≠0.

Интервал коммутации у при заданном угле управления а уменьша­ет интервал, в течение которою к тиристору, выходящему из состояния высокой проводимости, прикладывается обратное напряжение, необ­ходимое для восстановления его запирающих свойств. Этот оставший­ся интервал приложения к тиристору обратного напряжения обозна­чен углом б, называемым посмкоммутационным углом инвертора. Для обеспечения гарантированного выключения тиристоров до момента приложения к ним прямого напряжения послекоммутационный угол не должен быть меньше некоторого минимального значения 6_min, опре­деляемого временем выключения г. тиристоров. При t_q = 500 мкс и ω=314 с-¹ угол

С учетом запаса угол δ_min принимается не менее 10—15 эл. град.

Коммутация с углом у оказывает влияние на форму тока инверто­ра. Ток внутреннего короткого замыкания i_K изменяется с теми же закономерностями, что и в управляемых выпрямителях

(7-9)

для однофазного инвертора

трехфазного инвертора

После подстановки в уравнение (7.9) соотношений оно получит вид:

(7.10)

В этом уравнении отсчет ω ведется от начала коммутации тирис­торов.

На интервале угла коммутации у токи тиристоров с учетом комму­тации следующие:

i_VT ⁼ i_K для вступающего в работу тиристора;

i_VT = I_d - i_K для выходящего из работы тиристора;

i_VT= l_d на внекоммутационном интервале. Токи в обмотках трансформатора определяются токами соответст­вующих тиристоров.

Характерные искажения на интервале коммута­ции получает кривая напряжения вторичной обмотки трансформато­ра и₂. Для однофазного инвертора на этом интервале образуется ну­левая площадка. В трехфазных инверторах на интервале коммутации уровень напряжения короткозамкнутых фаз относительно нулевой точки трансформатора определяется полусуммой их фазных напряже­ний. Это отражается на форме фазных напряжений и_аЬс, а также на форме напряжений, прикладываемых к тиристорам.

Коммутационные площадки отражаются также на форме напряже­ния на зажимах первичной обмотки. Так как питающая сеть обладает некоторой индуктивностью L_c, которая входит в состав L_a, то иска­жения кривой напряжения распределяются прямо пропорционально значениям L_c и L_T в общей анодной индуктивности L_a = L_c + L_r. Если L_c = 0, то напряжение u₁ не имеет искажений.

Дата добавления: 2014-01-07