Тема 5(2ч): : Инверторы и конверторы

Лекция5 (2ч)

Инвертированием наз-ся процесс преобразования постоянного тока в переменный ток. Устройство наз-ся инвертором. Ин-ры находят широкое применение в электротехнике, в промышленности. Частотные преобразователи служат для управления частотой вращения асинхронных двигателей. Различают 2 типа ннв-ров. 1) Инв-ры ведомые сетью. 2) Автономные инв-ры.

Рассмотрим инв-ры ведомые сетью. ( Рис……..) Они называются так из-за того что процессы управления открытием и закрытием тиристоров определяется частотой сети. Переключения происходят синфазно с частотой сети.

Если угол управления взять от 90 до 180, то схема будет работать как нвертор. В установившемся режиме ток аккумулятора постоянный ( L=∞). Присутствие индуктивности обязательно. Пусть к моменту t=0 тиристор VS₁ закрыт, а VS₂ –открыт. СУ выдает сигналы управления с периодом =Т. Сигналы управления U_уп сдвинуты относительно друг друга на время =Т/2. Первый импульс Uуп1 открывает тиристор VS₁ и напряжение U_АК1 на нем станет =0., если при этом угол управления а <180⁰, то напряжение U_АК2 (U_АК2 = U₂ -U₁ <0) станет отрицательным и тиристор VS₂ - закроется. Одновременно напряжение u₁+E >0 определяет ток через открытый тиристор VS₁ и в аккумуляторе i₁=i_н=I₀.

При значении угла а>180⁰ напряжение между анадом и катодом тиристора VS₂ будет >0 и запирания тиристора не произойдет, Это явление называется срывом инвертирования или опрокидыванием инвертора.

Через половину периода придет сигнал управления U_уп2 откроется тиристор VS₁ , одновременно напряжение U_АК1 станет отрицательным и тиристор 1 закроется . Далее процесс переключения тиристоров периодиески будет повотряться. Токи тиристоров представляют сосбой прямоугольные импульсы длительностью Т/2 амплитудой I₀ сдвинутые относительно друг друга на Т/2, при этом ток в цепи аккумулятора i_н =i₁ +i₂ = I₀ постоянный.

Рис.

В первичной обмотке трансформатора i_вых =w₂/w₁(i₁ -i₂) состоит из импульсов разной полярности (за счет встречного направления первичных полуобмоток трансформатора) .

Переменная составляющая определяет напряжение на сглаживающем фильтре а постоянная –напряжение на аккумуляторе : U₀= r_вн·I₀ –E .

ток I₀ = (E+ U₀)/ r_вн будет больше 0 если (E+ U₀) больше 0.

Отсюда следует, что инвертор будет работать только при углах управления 90 < а< 180⁰ .

При этом U₀<0 и развиваемая аккумулятором мощность положительна , а мощность выходной обмотки тр-ра –отрицательна . Т.е. аккумулятор –источник, цепи переменного тока .

Часто работу инвертора определяют через угол опережения β= 180- α

Мощность ин-ров ведомых сетью достигают 100КВТ.

Автономные иинверторы

Преобразователи постоянного напряжения и частоты. ( конверторы) .

Преобразователями постоянного напряжения ( конверторы) называются устройства предназначенные для изменения постоянного напряжения.

Разлчают 2 типа конверторов: по схеме 1 и по схеме 2.

Рассмотрим работу схемы 1.

Ключ К работает с постоянной частотой и за один период Т ключ К замкнут на время tи. Значение емкости велико и СR_н>>Т. Значит, за время одного периода напряжение на емкости изменяется мало и можно считать, что Uc=Uн=const.

При замыкании ключа К трок в индуктивном элементе равен минимальному значению i_Lmin и в дальнейшем определяется вторым законом Кирхгофа для контура 1.

U_L=L di_L/dt=E-Uc

т.е. с учетом, что Uc=const, ток нарастает линейно:

i_L= i_Lmin +[(E-Uc)/L]*t,

а при размыкании ключа К ток через индуктивность определяется процессами в контуре 2

U_L=L di_L/dt=-Uc

т.е. с учетом,что Uc=const, ток убывает линейно:

i_L= i_Lmin-[Uc/L]*t/.

Ток через емкость переменный. Зарядка и разрядка конденсатора поддерживает ток в нагрузке Rн постоянным. Второй закон Кирхгофа для средних значений (при U_Lср=0 и при U_VDср=- Е*tи/Т) определяет регулировочную характеристику преобразователя: Uн=Е*tи/Т

И зменяя частоту переключения ключа при неизменной длительности или длительность при неизменно периоде можно регулировать выходное напряжение.

Рис. 20