39. Преобразователи частоты с непосредственной связью. Принципы построения и работы. Основные особенности.

Преобразователи частоты с непосредственной связью осуществляют преобразование энергии непосредственно, без промежуточного выпрямления. Рассмотрим принцип действия этого класса преобразователей на примере схемы (рис.5.3). Она представляет собой две взаимообратные вентильные группы 1 и 2, питающиеся от сети (U₁,f₁). Нагрузка Z_н включена между средними точками уравнительных дросселей L₁ и L₂.

Предположим, что в момент θ = 0 (рис.5.4) на вентили группы 1 начинают поступать импульсы управления с углом α. Вентильная группа 1 начинает работать как обыкновенный управляемый выпрямитель и на нагрузке будет напряжение U_н, среднее значение которого U_{н ср} = 2.34U₁cosα .

Такое положение будет сохраняться в течение интервала ωt_в. За это время ток нагрузки i_н в предположении активно-индуктивного ее характера, изменяясь по экспоненциальному закону, достигает i_{н max}. В момент ωt_в прекращается подача на вентили группы 1 импульсов управления выпрямительным режимом, и она переводится в режим зависимого инвертора; при этом импульсы управления будут поступать с углом опережения β, а вентильная группа 1 будет формировать противо ЭДС току нагрузки i_н, который поэтому начинает уменьшаться и через интервал ωt_и станет равным нулю. Последние, проводившие ток вентили группы 1, закрываются и в течение бестоковой паузы ωt_п восстанавливают свои управляющие свойства. После этого, в точке все описанные процессы повторяются, но со второй вентильной группой 2, вентили которой в течение всего рассматриваемого интервала находились в закрытом состоянии.

Таким образом, на нагрузке будет напряжение, близкое к прямоугольному (если пренебречь пульсациями на выходе вентильных групп), с амплитудой в интервале ωt_в и в интервале ωt_и (pиc.5.5). При этом коммутация силовых вентилей в обеих вентильных группах происходит естественным путем – за счет переменного напряжения питающей сети. Поэтому такие преобразователи называются непосредственными преобразователями частоты с естественной коммутацией (НПЧ с ЕК).

Период изменения выходного напряжения Т₂ > Т₁ и, следовательно, частота на выходе преобразователя f₂  < f₁, что является принципиальной особенностью рассматриваемых схем. Второй принципиальной особенностью является свободный обмен энергией между питающей сетью и нагрузкой. Действительно, на участке ωt_в вентильная группа 1 работает как выпрямитель, и энергия направлена из питающей сети в нагрузку; на участке ωt_и группа 1 работает как

Рис. 5.5

зависимый инвертор и реактивная энергия, накопленная в нагрузке, направлена в питающую сеть.

40.Сущность арккосинусоидального закона

Сущность заключается в следующие : импульсы управления, смещаемые по арккосинусоидальному закону, формируются в момент равенства модулирующего U_у и опорного U_оп напряжений.

Если в течение угол управления одной вентильной группы и угол опережения β другой не оставлять постоянным, то среднее значение напряжения на выходе вентильных групп можно регулировать. В частности, для получения синусоидального выходного напряжения:

Uн=Uнmsinθ,

необходимо, чтобы среднее значение напряжения на выходе вентильной группы (допустим, 1)

U1=2.34U1cosα1

изменялось по закону (5.1)

2.34U₁cosα₁ = U_нmsinθ.

Отсюда находим α₁

,

где – глубина модуляции выходного напряжения. Очевидно, что , т.к. U₂ изменяется в противофазе с U₁.