Силовая преобразовательная техника

Рис. 36.2. Временные диаграммы работы схемы на R-L нагрузку

При наличии индуктивности в цепи нагрузки форма тока становится апериодической. В момент времени θ1 открывается транзистор VT1 и ток нагрузки протекает от источника питания по цепи +UП – VT1 – RL – ноль источника

питания. При этом к нагрузке прикладывается напряжение U П , а к транзистору

2

VT2 в прямом и диоду VD2 в обратном направлении напряжение UП. В момент времени θ2 транзистор VT1 закрывается и должен открыться транзистор VT2, но из-за действия э.д.с самоиндукции изменившей свой знак и стремящейся поддержать ток в цепи нагрузки откроется диод VD2 и ток продолжает протекать

151

в том же направлении VD2 – RL – ноль источника питания – +CФ2 – -UП – VD2.

При этом ток в цепи нагрузки уменьшается, а ток в цепи источника питания iÏ 2

поменял свой знак, то есть на интервале θ2<θ<θ3 ток по нагрузке протекает под действием ЭДС самоиндукции и происходит возврат энергии в CФ2.

В момент времени θ3 ток в нагрузке становится равным нулю, диод VD2

закрывается, открывается транзистор VT2 и ток начинает протекать по цепи

VT2 – -UП – CФ2 – ноль источника питания – RL – VT2.

Недостатки схемы: необходимость источника питания со средней точкой

(двух емкостей) и к ключам прикладывается двойное напряжение.

152

37. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОДНОФАЗНОГО МОСТОВОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Принципиальная электрическая схема однофазного мостового инвертора представлена на рис. 37.1, а временные диаграммы его работы на активно-

индуктивную нагрузку – на рис. 37.2.

Рис. 37.1. Принципиальная схема однофазного мостового инвертора

В данной схеме транзисторы работают попарно в противофазе с одинаковой длительностью открытого и закрытого состояния: либо VT1,VT4, либо VT2,VT3.

Если нагрузка активно-индуктивная, то в схему должен быть включен мост возвратных диодов VD1–VD4.

В момент времени θ1 отрываются транзисторы VT1 и VT4 и ток начинает протекать по нагрузке по цепи +UП – VT1 – RL – VT4 – -UП. В момент времени

θ=π транзисторы VT1 и VT4 закрываются и подаются отрывающие импульсы на транзисторы VT2,VT3. Однако из-за действия ЭДС самоиндукции транзисторы

VT2,VT3 не отроются, а откроются диоды VD2,VD3 и ток будет протекать по нагрузке в том же направлении до момента времени θ2, когда он станет равным нулю. При этом диоды VD2,VD3 закрываются, а транзисторы VT2,VT3

отрываются, и ток начинает протекать по нагрузке в противоположном направлении.

153

В данной схеме к закрытым транзисторам и диодам прикладывается

напряжение UП. Действующее значение напряжения на нагрузке U=UП.

Рис. 37.2. Временные диаграммы работы схемы на R-L нагрузку

154

38. ТРЕХФАЗНЫЕ ИНВЕРТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Для получения трехфазной симметричной системы напряжений применяются следующие схемы построения силовых цепей трехфазных инверторов напряжения:

1) трехфазная система состоит из трех однофазных инверторов с трансформаторным выходом (рис. 38.1). В качестве автономных инверторов используется любая из рассмотренных выше однофазных схем. Достоинство:

легкость согласования напряжений источников питания и нагрузки. Недостаток:

громоздкость.

Рис. 38.1. Схема трехфазной системы, состоящей из трех однофазных инверторов с трансформаторным выходом

2) три однофазных автономных инвертора, работающих на 3 обмотки

(рис. 38.2). При использовании этих двух систем построения трехфазных систем напряжений имеется общий источник питания Uпит и система управления вентилями инверторов, которые обеспечивают сдвиг фазы выходных напряжений на 120 эл. градусов.

155

Рис. 38.2. Три однофазных автономных инвертора, работающих на 3 обмотки двигателя

3) трехфазный мостовой автономный инвертор (рис. 38.3). В настоящее время эта схема получила наибольшее распространение. Здесь алгоритм переключения ключей определяется длительностью их открытого состояния. В трехфазных мостовых автономных инверторах длительность открытого состояния ключей инвертора λ может быть различной, но наибольшее распространение на практике получили инверторы с длительностью λ=180°, λ=120°, λ=150°.

Рис. 38.3. Схема трехфазного мостового автономного инвертора

156

39. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРЕХФАЗНОГО МОСТОВОГО АИН ПРИ ФОРМИРОВАНИИ КРИВОЙ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ И λ = 180°. НАГРУЗКА АКТИВНАЯ, СОЕДИНЕНИЕ ЗВЕЗДА

Силовая схема трехфазного мостового АИН приведена на рис.39.1.

Рис. 39.1. Силовая схема трехфазного мостового АИН

При длительности открытого состояния ключей инвертора λ = 180° алгоритм переключения ключей АИН имеет вид, приведенный на рис. 39.2.

Рис. 39.2. Алгоритм переключения ключей инвертора при λ = 1800

157

Выполнение данного алгоритма позволяет получить на нагрузке кривую 3-х

фазного симметричного несинусоидального переменного напряжения.

Из алгоритма переключения ключей инвертора следует, что в 3-хфазном мостовом АИН при λ=1800 за период Т выходного напряжения инвертора возможны шесть независимых сочетаний открытых и закрытых состояний транзисторов. При этом в каждый момент времени открывающие импульсы подаются одновременно на три транзистора (ключа). Ток, втекающий через VT1,

VT3 и VT5 – положительный.

На данном интервале открыты транзисторы VT1, VT6, VT5. Схема замещения АИН приведена на рис. 39.3.

Рис. 39.3. Схема замещения при 0

3

Таким образом, считая, что Za Zb Zc R ,

U a 13U п .

158

На данном интервале открыты транзисторы VT1, VT6, VT2. Схема замещения АИН приведена на рис. 39.4.

3.2

3

На данном интервале открыты ключи VT1, VT2, VT3. Схема замещения АИН приведена на рис. 39.5.

159