Лекции_АИ_АИН_28

Линейные же зажимы нагрузки либо закорочены, либо подключены к источнику питания, поэтому линейные напряжения АИН на разных

интервалах либо равны нулю, либо равны ± .

Первые шесть осей абсцисс на рис.7 показывают состояние тиристоров,

например, тиристор VS1 открыт в интервале времени 0 ≤ ≤ .

В первый момент времени переключения, например, в момент времени

= 0, соответствующий выключению тиристора VS4 и включению тиристора VS1, ток фазы A (iA), поддерживаемый ЭДС самоиндукции,

сохраняет свое прежнее направление, замыкаясь через диод VD1, тиристор VS5

и фазу С. При этом ток фазы A (iA) составляет часть тока фазы C (iC), что ведет к уменьшению тока, потребляемого из источника питания. При выполнении

условия > при индуктивной нагрузке ток АИН меняет знак.

При работе АИН с длительностью готовности каждого тиристора к работе

в течение = , тиристоры и обратные диоды обеспечивают двустороннюю проводимость трех плеч (фаз) инвертора в течение всего периода выходного напряжения. На каждый тиристор за период подается только один управляющий импульс, а выходное напряжение полностью зависит от напряжения источника.

Действующие значения линейных и фазных напряжений определяются

как (рис7):

Эпюры линейного и фазного выходного напряжения инвертора носят прямоугольный характер, разложение таких сигналов позволяет записать:

Действующие значения и амплитуды гармонических составляющих линейного и фазного выходного напряжения инвертора равны:

л( ) = √6 ; л( ) = 2√3 ;

ф( ) = √2 ; ф( ) = 2 .

Внешняя характеристика ТМАИН при = является жесткой,

регулирование выходного напряжение производят по цепи питания, например,

питание инвертора осуществляется управляемым выпрямителем, в этом случае емкостной фильтр на входе АИН обязателен.

Жесткость внешней характеристикой, однако, не мешает использовать ТМАИН ( = ) при работе на двигательную нагрузку, так как позволяет использовать АИН в разомкнутых системах управления скоростью двигателей, а также для питания групп двигателей.

Среднее значение тока тиристора можно определить по формуле:

сред = 21 ∫ + sin ,

где - фазовый сдвиг между первой гармоникой (1) фазного напряжения и фазного тока iA нагрузки.

Среднее значение тока диода может быть определено по формуле:

сред = 21 ∫0 sin .

При увеличении фазового сдвига между первой гармоникой (1)

фазного напряжения и фазного тока iA нагрузки, увеличивается длительность проводящего состояния диодов и уменьшается длительность проводящего состояния тиристоров инвертора, а также среднего тока, потребляемого от источника питания. При = 2 , среднее значение тока равно нулю.

Для обеспечения возможности регулирования выходного напряжения и улучшения его гармонического состава используется другой алгоритм работы ТМАИН, при котором необходимо неоднократно коммутировать каждый тиристор в течение полупериода. Дополнительные включения необходимы

для создания пауз. На интервале паузы β соответствующие диоды создают короткозамкнутые цепи, при этом выходное напряжение инвертора Uн

становится равным нулю. Линейное напряжение л(вых) будет состоять из kл

импульсов с одинаковой длительностью α и одинаковой высотой, равной .

Пауза должна быть равна α.

В фазном напряжении будут присутствовать kф импульсов. При этом,

число фазных импульсов определяется по формуле ф = 32 л. Длительность фазных импульсов равна α, а высота ⁄3 или 2 ⁄3 в зависимости от

режима. Величина угла α , определяется по формуле = 1800. Величина

ф

равная дополнительному времени возможной работы тиристора и

одновременно равная паузе, определяется как kф

Алгоритм включения состоит в следующем. В течение первого полупериода

180º (или ) первый тиристор VS1 должен быть включен всегда в течение интервала [0; 3 ] и [ 23 ; ] , а в интервале [ 3 ; 23 ] тиристор VS1 должен быть включен один или несколько раз в зависимости от требования

сформировать фазное напряжение kф импульсами. Во втором полупериоде тиристор VS1 должен быть выключен всегда в течение интервала [ ;43 ] и

[53 ; 2 ], а в интервале [43 ; 53 ] он должен включаться столько же раз,

сколько пауз имелось в первом полупериоде. Каждый следующий тиристор включается через 600 после предыдущего, а работает по такому же алгоритму.

В качестве примера рассмотрим случай задания представления фазного напряжения шестью импульсами, то есть ф = 6 или четырьмя импульсами в

Гармонический состав единичного импульса линейного напряжения определяется:

л( ) = 4 sin 2 cos ,

а амплитуда каждой гармоники равна:

4л( ) = sin 2

На рисунке 9 представлен алгоритм включения тиристора VS1, если требуется представить линейное напряжение 12 импульсами или 18-ю

в фазном напряжении, при этом = = 100.

Рис.9 Алгоритм подключения тиристора VS1 , работающего в ТМАИН при использовании ШИР с kф. =18.

Другие тиристоры подключаются по этому же правилу, каждый через 600 после включения предыдущего тиристора .

Ниже представлена таблица, которая показывает какое количество включений первого тиристора требуется осуществить за первый полупериод.

Контрольные вопросы

1.Каково назначение элементов силовой схемы автономных инверторов напряжения?

2.Какой алгоритм управления тиристорами трехфазного мостового

АИН?

3.Как осуществляется широтно-импульсное регулирование выходного напряжения инвертора?

4.Какую функцию выполняют диоды, включенные в схему АИН?

5.При каких условиях и как осуществляется энергообмен между нагрузкой и источником питания?

6.Как можно регулировать выходное напряжение АИН?

Рекомендуемая литература

1.Воскобович В.Ю., Королева Т.Н., Павлова В.А. Электроэнергетические установки и силовая электроника транспортных средств. – СПб.: Элмор,

2001. –384с.

2.Попков О.З. Основы преобразовательной техники: Учеб. пособие для вузов

- М. Издательский дом МЭИ, 2010.- 200 с.

3.Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк А.А. Силовая электроника.

Учебник для вузов. – М. Издательский дом МЭИ, 2009.- 632 с.

4.Зиновьев Г.С. Силовая электроника- М.Юрайт,2012-316с

5.Розанов Ю. К., Лепанов М.Г. Силовая электроника. М.: Юрайт, 2018.

6.Онищенко Г.Б., Соснин О.М. Силовая электроника. М.: ИНФРА-М, 2017