12.3. Інвертори

Інвертори застосовують для перетворення енергії постійного струму на енергію змінного струму в лініях електропередач постійного струму, при реку­перативному гальмуванні двигунів постійного струму що живляться від випря­млячів, для перетворення частоти і т.і.

Під інвертуванням розуміють процес перетворення постійного струму на змінний, тобто це процес зворотний випрямленню струму. При інвертуванні потік електричної енергії спрямований від джерела постійного струму до мере­жі змінного струму.

Вихідним елементом інвертора, що працює на мережу змінного струму, є трансформатор, кількість витків і фаз якого визначає величину і кількість фаз отримуваної змінної напруги (струму). Щоб отримати змінний струм в обмот­ках трансформатора, увімкненого у джерело постійного струму, необхідно за­безпечити періодичний перехід струму від однієї фазної обмотки до іншої. Цьо­го досягають шляхом переривання постійного струму і розподілу його за фаза­ми трансформатора за допомогою тиристорів.

Зміна напрямку потоку енергії потребує зміни знака потужності випрямляча Pd = UdId, що можна отримати шляхом зміни напрямку струму Id або напруги Ud. Але струм випрямляча не може змінити свій напрямок відносно затискачів в силу односторонньої провідності тиристорів. Ось чому зміну знаку потужності можна отримати тільки за рахунок зміни знаку середнього значення випрямленої напруги, що досягається у керованому випрямлячі установкою кута керування a> 90o.

Перехід від режиму випрямляча до режиму інвертора розглянемо на при­кладі керованого перетворювача (рис.12.18), складеного за двонапівперіодною схемою, і навантаженням якого є акумуляторна батарея з ЕРС Еа, опір Rd та ка­тодний дросель Ld = ¥.

Нехай a1 < 90о , перемикач S знаходиться у лівому положенні і середнє значення напруги UdBira = Ud0 cos a1 > Ea. Перетворювач працює випрямлячем на батарею, ЕРС Еа якої виступає як протидіюча напруга (на рис.12.18,б вона по­казана нижче осі абсцис).

Випрямлення струму відбувається, коли и2 > 0, тиристори відкриті (при куті a1 = 60о) і напруга перебільшує Еа. В наступний інтервал часу, коли и2 < 0, струм id = Id продовжує проходити по колу, оскільки його підтримує ЕРС самоіндукції eL, яка виникає в індуктивності Ld (момент p-t2 для VS1 і т.д.).

Акумуляторна батарея буде підзаряжатись випрямленим струмом, серед­нє значення якого

Іівип = (UdBffli - Ea)/ Rd. (12.34)


Якщо поступово збільшувати кут a > a1, то будуть зменшуватись напруга Uffim і струм Id. При a2 = 90о середнє значення випрямленої напруги UdB = 0 (рис.12.18,в) і перетворювач споживає від мережі тільки реактивну потужність, оскільки постійна складова випрямленого струму буде дорівнювати нулю.

Для переходу до інверторного режиму потрібно змінити полярність на­пруги Еа акумуляторної батареї: перемикач S на рис.12.18,а переключити у пра­ве положення і одночасно збільшити кут керування a до значень більших 90о. У цьому випадку тиристори VS1 і VS2 відкриваються і проводять струм при нега­тивних значення напруг и21 і и22 (рис.12.19,г) під впливом позитивної напруги Еа, яка подається від батареї через навантаження Rd і вторинні обмотки транс­форматора на аноди тиристорів.

При a3 > 90о середня напруга перетворювача стає негативною = Ud0-cosa3 < 0. Якщо вона буде меншою від ЕРС Еа, то через навантажен­ня буде проходити струм попереднього напрямку, середнє значення якого ви­значається виразом

ІІІнв = (Ea - UdІнв)/ Rd. (12.35)

Акумуляторна батарея працює генератором на мережу змінного струму, а напруга перетворювача відіграє роль зустрічної ЕРС.

Середнє значення негативної напруги Цпнв буде тим більшим, чим більше величина кута a наближується до 1800. У інверторному режимі кут керування тиристорним перетворювачем називають кутом випередження керування. Цей кут відлічують від моменту природного закриття тиристора (wt = p) і познача­ють буквою /5(рис.12.19,г). Сума кутів аі (дорівнює p тоді (5= р- a і середня напруга інвертора при куті випередження (:

UdtoUdp) = Ud0cos(p- 5) = -Ud0cos(. (12.36) де Ud0 - напруга інвертора при (5= 0, рівна напрузі випрямляча при а= 0.

Слід зауважити, що, якщо для тиристорного перетворювача в режимі випря­мляча можлива робота з кутами amin = 0, то у інверторному режимі кут Дгіп завжди повинен бути більшим за 0. Це пов'язано з тим, що тиристору після відключення необхідно дати певний час для поновлення запираючих властивостей. Протягом цього відрізку часу 8, який складає не більше 0,01 тривалості періоду 8~(2 ^ 4о), анодна напруга тиристора повинна бути негативною.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я