Инверторы, ведомые сетью. Цель лекции: рассмотреть вопросы: однофазные инверторы, ведомые сетью

Лекция 20.

Цель лекции: рассмотреть вопросы: однофазные инверторы, ведомые сетью.

Однофазные инверторы, ведомые сетью.

В инверторах применяются нулевые и мос­товые схемы (рис. 7.1).

Силовая схема и схема управления тиристорами аналогичны схе­мам однофазного мостового управляемого выпрямителя. В схеме вы­прямления при увеличении угла управления а > π/2 выпрямленное напряжение U_d становится отрицательным. Если в этом режиме в цепь нагрузки включить электрическую машину постоянного тока в гене­раторном режиме с ЭДС Е или другой источник ЭДС, то в цепи поддерживается ток i_d. При этом электрическая машина является ис­точником энергии, а питающая сеть создает противо-ЭДС.

На интервале 1—2 тиристоры VT2, VT4 проводят ток. Напря­жение и₂ вторичной обмотки трансформатора Т (см. рис. 7.1, а) через них подается в цепь постоянного тока навстречу ЭДС Е генератора. Так как мгновенные значения U₂ < Е, то ток i_d, a следовательно i₂, возрастает. Скорость нарастания ограничивается индуктивностью реактора L_d. В момент, обозначенный точкой 2, u₂ = Е и на интервале 2—3 U₂ > Е, что приводит к уменьшению токов i_d и i₂.

В момент 3 на тиристоры VT1, VT3 подаются импульсы управле­ния со сдвигом относительно точки 1 на угол а. Эти тиристоры переходят в открытое состояние, так как к их анодам приложен со стороны питающей сети положительный потенциал относительно ка­тода. Ток нагрузки переключается на тиристоры VT1, VT3, а тирис­торы VT2, VT4 обесточиваются и запираются обратным напряжением от питающей сети. Происходит естественная (сетевая) коммутация тиристоров. Этим, главным образом, и обусловлен термин "ведомый сетью". При допущении L_a = 0 переключение характеризуется мгно­венной коммутацией.

На интервале 3—4 противо-ЭДС u₂ и ЭДС Е совпадают по направ­лению, и ток i_d быстро нарастает. В точке 4 u₂ меняет знак, но ток i_d сохраняет направление. Затем на интервале 5—6 u₂ вновь превышает Е, и ток i_d уменьшается. Далее процессы повторяются, в обмотках трансформатора формируются токи i₂ и i₁, близкие к прямоугольнойформе. Основная гармоническая составляющая первичного тока i₁₍₁₎ оказывается сдвинутой относительно кривой питающего напряжения и, на угол φ₍₁₎>π/2.

Мгновенная мощность первичной обмотки s₁ = u₁i₁ на большей части периода отрицательна. Следовательно, среднее значение этой мощности отрицательно. В контуре постоянного тока средняя мощ­ность также отрицательна. Таким образом, в рассмотренном

Рис. 7.1. Схема и временное диаграммы напряжений и токов однофазного ведомого сетью инвертора

работы управляемого выпрямителя происходит передача энергии из цепи постоянного тока в цепь переменного тока (инвертирование). Управляемый выпрямитель оказывается переведенным в режим ин­вертора, ведомого сетью. Теоретически в режиме инвертирования π/2 < α≤π. Реально при работе инвертора α< π, что необходимо по условию запирания выходящих из работы тиристоров под действием обратного напряжения, определяемого кривой u₂. Некоторый "запас" в угловом измерении называется углом опережения включения тирис­торов

(7.1)

Если очередной тиристор включается при а=π, то условия для запирания тиристоров, выходящих из работы, не выполняются (об­ратное напряжение равно нулю, не закончились процессы рекомбина­ции), и эти тиристоры остаются во включенном состоянии к моменту перехода и₂ через нуль. Вследствие этого создается цепь короткого замыкания через эти тиристоры, в которой действуют последователь­но включенные источники ЭДС Е и ЭДС питающей сети. Ток быстро нарастает до аварийного значения. Такое явление называют срывом инвертирования или опрокидыванием инвертора.

Для перевода управляемого выпрямителя в режим ведомого сетью инвертора необходимо увеличить угол управления а до значения, при котором u_da<0; переключить электрическую машину постоянного

тока в генераторный режим (или включить другой источник постоян­ного тока) и согласовать полярность включения, обеспечив направле­ние ЭДС Е согласно с направлением тока i_d, ограничить угол управ­ления α ≤ π-β, где угол р может быть принят равным 5—7 эл. град., а с учетом угла коммутации у должен быть не меньше 10—15 эл. град.

Дата добавления: 2014-01-07