5.4.2. Характеристики инверторов с двухступенчатой коммутацией
Статические характеристики этих преобразователей примерно соответствуют аналогичным характеристикам ШИП постоянного тока, а динамические - аналогичным характеристикам ТПЧ с одноступенчатой коммутацией.
Достоинства:
- возможность получения выходного напряжения, близкого к синусоидальному,
- возможность изменения частоты выходного напряжения в широких пределах при сохранении заданной формы напряжения.
Недостатки:
- меньший КПД,чем у инверторов с одноступенчатой коммутацией,
- сложность системы управления и силовой части.
Применение:
- высокоточный электропривод переменного тока,
- источники питания с заданной формой выходного напряжения.
5.5. Непосредственные преобразователи частоты (НПЧ)
5.5.1. Силовая схема НПЧ
Силовая схема НПЧ представляет собой реверсивный управляемый тиристорный выпрямитель, построенный по трехфазной нулевой или мостовой схеме. Если требуется трехфазный НПЧ, то необходимо использовать три схемы УВ.
Однофазная силовая схема НПЧ показана на рис.5.12. Она включает:
VS1...VS6 - реверсивный трехфазный нулевой управляемый выпрямитель,
TV1 - согласующий силовой трансформатор,
L1, L2 - токоограничивающие дроссели,
ТА1 - трансформатор тока,
Zн - нагрузка.
Как видно из диаграммы рис.5.13, переменное напряжение на выходе НПЧ формируется за счет поочередной работы выпрямительных групп реверсивного УВ, а приближение формы огибающей выходного напряжения к синусоидальной осуществляется при плавном управлении углом регулирования в системе управления преобразователя.
5.5.2. Система управления НПЧ
Данная система управления представлена на рис.5.14. На ней обозначены следующие функциональные блоки:
ГСН - генератор синусоидального напряжения низкой частоты;
ЛПУ - логическое переключающее устройство, управляющее включением выпрямительных групп реверсивного УВ;
В,Н - ключи, подсоединяющие СИФУ к нужной выпрямительной группе;
ДТ – датчик тока;
СИФУ1... СИФУ3 – каналы системы импульсно-фазового управления.
5.5.3. Характеристики НПЧ
Характеристики НПЧ близки к соответствующим статическим и динамическим характеристикам управляемого выпрямителя.
Достоинства НПЧ:
- высокий КПД (примерно, как у УВ),
- надежное естественное запирание тиристоров,
- глубокий диапазон регулирования выходного напряжения и частоты.
Недостатки НПЧ:
- верхняя частота ограничена частотой питающей сети,
- дискретное регулирование выходной частоты,
- сложность системы управления и силовой схемы.
Применение:
- электропривод металлорежущих станков,
- электропривод подъемно-транспорных механизмов.
ТРАНЗИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
ТРАНЗИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Активные выпрямители
Принцип действия
Регулирование выходного напряжения активного выпрямителя (АВ) достигается управлением моментами открывания и закрывания транзисторов преобразователя. В большинстве АВ используется двойной фазовый способ управления. Сущность его заключается в том, что на базу (управляющий вывод) транзистора периодически с частотой питания анодного напряжения подается электрический прямоугольный импульс, который может меняться по фазе по отношению к анодному напряжению. Тем самым изменяется момент открывания и закрывания транзистора. Угол 1, отсчитываемый от момента, когда кривая питающего напряжения переменного тока переходит через ноль (становится положительной), до момента появления управляющего импульса, называется углом открывания транзистора. Угол 2, отсчитываемый от момента выключения управляющего импульса, до момента, когда кривая питающего напряжения переменного тока переходит через ноль (становится отрицательной), называется углом закрывания транзистора.
Рассмотрим принцип регулирования напряжения на примере включения транзистора по однофазной однополупериодной схеме выпрямления (рис.6.1).
Управляющие импульсы образуются с помощью системы импульсно-фазового управления (СИФУ), служащей для изменения углов 1 и 2. Допустим, что на на базу транзистора VТ1 от СИФУ подан импульс в момент времени t1 . Этот импульс открывает транзистор и к нагрузке Zн скачком будет приложено напряжение, которое буден изменяться по кривой Uн. В момент времени t2 импульс управления с базы транзистора снимается, транзистор закрывается и напряжение Uн становится равным нулю. На интервале t2 - t3 ток через нагрузку не протекает. В момент t3 на базу транзистора подается следующий импульс управления с СИФУ и работа схемы повторяется. Изменяя углы 1 и 2, можно регулировать среднее значение выпрямленного напряжения, а также коэффициент мощности питающей сети. Аналогично протекают процессы открывания и закрывания транзисторов и в каждой фазе многофазных транзисторных преобразователей, например, в трехфазной мостовой.