Главная  Развитие народного хозяйства 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [ 45 ] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136]

электролитического конденсатора С7. Отсекающие диоды VD1-VD6 отсекают конденсаторы Ct-С6 от асинхронного двигателя, что ограничивает работу конденсаторов кратковременным интервалом и обеспечивает сохранение заряда до наступления следующей коммутации.

Энергия, запасенная в индуктивностях нагрузки, снова возвращается в источник постоянного • тока через диоды обратного тока VD7~VDI2. Очередность работы вентилей:

VC1 - VC2

VC3 ~ VC2

VD7~VD8 VD9-VD8

VC3~VC4 VD9 - VDIO

и т. Д.

Преимущества рассматриваемого инвертора заключаются в снижении емкости конденсаторов С1--С6 и индуктивности дросселей L2, L3, в более жесткой вольт-амперной характеристике и в возможности достижения больших пределов регулирования частоты.

Недостатки инвертора: а) несинусоидальная форма кривой напряжения, которая, кроме того, зависит от характера нагрузки; б) образование токов по контуру тиристор-дроссель-диод обратного тока. Так как постоянная времени этого контура велика, ток в дросселе не спадает до нуля и в следующий период коммутации дроссель может оказаться в насыщенном состоянии. Для ликвидации этих циркулирующих токов последовательно с диодами обратного тока включают резисторы, однако это приводит к уменьшению к. п. д. инвертора; в) для правильной работы инвертора входное напряжение постоянного тока должно быть зашунтировано электролитическим конденсатором С7 большой емкости. При наличии конденсатора большой емкости (при постоянном напряжении на входе инвертора 200 В емкость конденсатора должна быть 1000 мкФ на каждый киловатт установленной мощности двигателя) защита тиристоров инвертора усложняется; г) для осуществления рекуперативного тормох<ения кроме преобразователя U должен быть установлен второй преобразователь, работающий в режиме инвертора, ведомого сетью.

При отсутствии конденсатора С7, если в качестве источника используется вьшрямитель, энергия, накопленная в индуктивностях двигателя, не может быть возвращена источнику постоянного тока. Наличие большой емкости CJ и малой индуктивности дросселей L2 и L3 вызывает малое изменение напряжения на выходе инвертора при изменении нагру.?ки, что является характерным свойством инверторов напряжения. Напряжение на выходе инвертора напряжения изменяется при постоянном моменте двигателя пропорционально выходной частоте. При малых частотах и следовательно

малых напряжениях применяют подзаряд коммутирующих конденсаторов С1-С6 от отдельных источников подзаряда через диоды или тиристоры, так как заряд конденсаторов от источника U может оказаться недостаточным для надежной коммутации тиристоров VC1-VC6.

Подача управляющих импульсов на тиристоры автономного инвертора производится от однофазного транзисторного генератора переменной частоты, например генератора Ройера. Импульсы от генератора частоты подаются на триггерные кольцевые счетные схемы, которые работают как пересчетное кольцо на шесть положений. Каждый импульс генератора частоты переключает кольцо на одно положение. В каждом положении кольца на управляющий электрод одного из шести коммутирующих тиристоров подается через усилительный блок управляющий импульс. Частота генератора, управляющего шестью тиристорами, должна быть в 6 раз больше выходной частоты инвертора. Изменяя напряжение питания генератора Ройера, можно изменить частоты управляющих импульсов, а следовательно, и выходную частоту инвертора. Изменяя порядок следования импульсов пересчетного кольца, можно изменить порядок следования фаз, а следовательно, и направление вращения двигателя.

Автономный инвертор напряжения с автотрансформаторной коммутацией (рис. 1-166) основан на разряде коммутирующего конденсатора через одну обмотку автотрансформатора. Например, если включены тиристоры VC1 и VC2, то ток в двигателе течет по фазам а и b и одновременно заряжается конденсатор С4. Если необходимо погасить тиристор VC1 и включить тиристор VC3, то следует подать кратковременный импульс на тиристор VC4 (десятки микросекунд) и более длительный импульс на тиристор VC3. Зажигание тиристора VC4 вызывает разряд конденсатора через нижнюю обмотку автотрансформатора Т1, в верхней обмотке Т1 наводится напряжение, которое запирает тиристор VC1. Более длительный импульс, поданный на управляющий электрод VC3, вызывает его В1{люче-ние.

i VC1 vcsi/csvBtmvm с? сз С5

S 5 А


i i i S = 4= 4=

vcf vcb vcz vm vnsns « ce сг

Рис. 1-166. Схема инвертора напряжения с автотрансформаторной коммутацией.



Таким образом, рассматриваемый инвертор можно выключать в любой момент, т. е. с помощью этого инвертора можно осуществлять широтно-импульсное регули-)ование выходного напряжения инвертора. Три этом на любой частоте при ограниченной емкости конденсатора коммутация будет происходить надежно и устойчиво.

щ

1ШиУ1

Рис. 1-167. Формирование выходного напряжения с широтно-импульсной модуляцией.

Кроме того, при помоши модуляции можно изменяя ширину импульса по синусоидальному закону, получить изменение среднего значения напряжения по синусоидальному закону (рис.. 1-167) и расширить диапазон изменения частоты, так как возможна работа двигателя от нуля частоты. Такой способ регулирования связан со следующими трудностями: частота коммутации должна быть в 6-7 раз выше наивысшей выходной частоты; такое повышение частоты может вызвать повышение свободно циркулирующих токов коммутирующих дросселей через тиристоры и вентили обратного моста. Для преодоления этого недостатка применяют схемы с дополнительными тиристорами и 1,С-контурамн, которые осуществляют гашение тиристоров без образования циркулирующих токов. Такие инверторы называются инверторами с двухступенчатой коммутацией.

Автономный инвертор напряжения с двухступенчатой коммутацией (рис. 1-168) разработан НИИХЭМЗ для частотно-регу-

лируемых приводов рольгангов прокатных цехов. Структурной основой инвертора является мостовая тиристорная ячейка. Трехфазный инвертор состоит из трех ячеек, которые работают со сдвигом относительно друг друга на 120°. Переменное напряжение на нагрузке возникает в результате поочередного включения тиристоров VC1 и VC2.

Рассмотрим работу одной ячейки с тиристорами VC1-VC4. Предположим, открыт тиристор VC1 и ток нагрузки протекает через него и через рабочую обмотку коммутирующего дросселя L2. Конденсатор С1 заряжен до напряжения £/с,о с полярностью, указанной на схеме рис. 1-168. Для изменения полярности напряжения на нагрузке необходимо закрыть тиристор VC1 и с некоторой выдержкой времени открыть тиристор VC2. С этой целью включается тиристор VC3 и образуется контур разряда конденсатора C1-VC1-VG3--C2. Ток через тиристор VC1 спадает до нуля и переходит в цепь коммутирующего тиристора VC3. Тиристор vet запирается, а конденсатор С1 продолжает разряжаться по контуру Ct-VDl-L2-VC3. Дроссели L2 и L3 выполнены с обмотками подмагничива-ния, которые на схеме не изображены. Когда ток разряда конденсатора достигает значения, приведенного к рабочей обмотке тока подмагничивания, увеличение тока прекращается и все напряжение конденсатора прикладывается к дросселю L2. Под действием напряжения коммутирующего конденсатора дроссель L2 начинает пере-мапшчиваться от значения индукции +Втах до значения -Втах. Конденсатор С1 перезаряжается постоянным током /к, который не может измениться, пока не произойдет полное перемагничивание дросселя. По мере разряда конденсатора напряжение на тиристоре VC1 убывает и становится равным нулю. Через конденсатор С1 продолжает


Рис. 1-168. Схема инвертора напряжения с двухступенчатой коммутацией.



протекать ток /к, напряжение на конденсаторе меняет знак и начинает увеличиваться. Напряжение конденсатора прикладывается к дросселю/.2 и вызывает обратное перемаг-ннчивание. После насыщения дросселя напряжение конденсатора препятствует протеканию тока, ток в контуре спадает до нуля и тиристор VC3 запирается, а ток нагрузки (в случае активно-индуктивного характера нагрузки) переходит на диод обратного тока VD2; схема готова к включению тиристора VC2.

Так как при перекачке энергии из коммутирующего конденсатора С1 в дроссель L2 и обратно возможны потери энергии, конденсатор С1 непрерывно подзаряжается от блока подзаряда конденсаторов ВПК.

Рассмотренная схема дает возможность работать в обычных многодвигательных приводах с шириной импульса силового тока 180° с постоянной формой выходного напряжения, не зависимой от характера нагрузки.

Возможна также работа схемы в режиме широтно-импульсной модуляции, так как в ней отсутствуют контуры циркулирующих токов.

К недостатку схемы следует отнести ее сложность (удвоенное число тиристоров), однако Этот недостаток частично компенсируется увеличенной шириной силового импульса (180° вместо 120°),

Инвертор выполняется блоками мощностью по 125 кВ-А с числом параллельно работающих блоков от одного до четырех, в результате чего мощность инвертора изменяется от 125 до 600 кВ-А.

Непосредственные преобразователи частоты. Тирнсторный реверсивный преобразователь, который служит для питания реверсивных приводов постоянного тока, может быть использован в качестве преобразовгте-ля постоянной, более высокой частоты в переменную низкую частоту. Если изменять входное напряжение управляемого выпрямителя таким образом, чтобы на выходе получалось напряжение, изменяющееся по синусоиде, то такой выпрямитель может служить для питания одной фазы асинхронного или синхронного двигателя.

Выходная частота такого преобразователя даже в случае применения шестифаз-ных схем при частоте 50 Гц не превышает 15-16 Гц.

На рис. 1-169 дана схема трехфазно-однофазного непосредственного преобразователя. Тиристоры собраны в две мостовые шестифазные группы U1 и U2. Нагрузка включена через уравнительные ограничивающие реакторы TAV1 и TAV2. При помощи системы управления путем циклического изменения угла открывания тиристоров из отрезков синусоид питающего напряжения формируется кривая выходного напряжения преобразователя.

На рис. 1-170 приведены идеализированные кривые тока и напряжения непосредственного .: преобразователя. Идеализа-циямзаключаВ-ЧЙя к/том,- что в кривых-от- -

сутствует пульсация шестикратной частоты сети. В момент времени to группа U1 (рис. 1-169) начинает работать в режиме управляемого выпрямителя и формирует положительный полу пер иод выходного, напряжения. В момент времени ti кривая вы-



Рис. 1-169. Схема трехфазно-однофазного непосредственного преобразователя.


Выпрямление

Выпрямление

Инвертирование

Рнс. 1-170. Идеализированные кривые тока и напряжения непосредственного преобразователя частоты.

ходного напряжения доходит до нуля, а ток при индуктивной нагрузке имеет еще положительное значение; от момента времени ti до момента 4 группа U1 переводится в инверторный режим и напряжение на нагрузке изменяет свою полярность. В момент времени 2 ток становится равным нулю, управляющие импульсы снимаются с группы U1, которая формировала положительный полупериод выходного напряжения. Далее вступает в работу группа U2 которая формирует отрицательный полупериод. Время работы в инверторном режиме зависит от cos ф нагрузки. С увеличением угла сдвига фаз ф увеличивается та часть полупериода, в течение которого группа U1 или U2 работает в инверторном режиме. i.u/ г



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [ 45 ] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136]

0.0011