24.Принцип перевода управляемого выпрямителя в инверторный режим и наоборот.

Выпрямители, позволяющие регулировать величину выпрямленного напряжения в заданных пределах, называются управляемыми. Регулировать величину выпрямленного напряжения можно двумя принципиально различными способами:

1. Изменять каким-либо способом величину подводимого к выпрямителю напряжения (например, с помощью автотрансформатора, ступенчато регулируемых трансформаторов, дросселей насыщения и др.).

2. Использовать в выпрямителях свойства управляемых вентилей (с полной или частичной управляемостью).

Наибольшее распространение в технике получили управляемые выпрямители, относящиеся ко второй группе.

Перевод управляемого выпрямителя в инверторный режим и наоборот осуществляется путем изменения угла управления. При – выпрямительный режим,– инверторный режим.

Внешние характеристики управляемого выпрямителя и входные характеристики инверторапоказаны на рис.3.5.

25.Инвертор, ведомый сетью. Принцип действия. Основные характеристики.

В схемном отношении зависимый инвертор аналогичен управляемому выпрямителю, в чем можно убедиться на примере – двухполупериодного зависимого инвертора со средней точкой (рис.3.2). Его единственным схемным отличием от такой же схемы управляемого выпрямителя является противоположная полярность источника Е₀, в результате чего при протекании в цепи тока i_а, ЭДС Е₀ выступает не в роли противо ЭДС (потребителя энергии), как это было в управляемом выпрямителе, а в роли источника энергии, так как направление тока i_а, и Е₀ совпадают.

А для того, чтобы поток энергии был направлен в питающую сеть, необходимо, чтобы этот же ток i_а, протекал по вторичной обмотке трансформатора, преодолевая противо ЭДС е₂.

Принцип действия: начиная с  = 0,ток проводит тиристор Т₂. При достаточно большой величине X_d ток на интервале будет непрерывным (рис.3.2, в) и будет протекать от источника Е₀, пре-одолевая противо ЭДС е_2b вторичной обмотки трансформатора, и поток энергии направлен из источника Е₀ в питающую сеть. Если тиристор Т₁ будет открыт до точки , то на интервале (2) возникает, как было отмечено выше, аварийный режим, и инвертор «опрокидывается». Во избежание этого тиристор Т₂ надо обязательно закрыть до точки . Поэтому в точке ( – ) система управления открывает тиристор Т₁.В этот момент времени в цепи тиристора Т₁ имеет место согласное включение e_2а и Е₀, поэтому в интервале ( – )   ток i_а1 будет протекать под действием суммы (e_2а+Е₀), а в точке  полярность е₂ изменится на противоположную и ток i_а1 будет протекать, преодолевая противо ЭДС e_2а, т.е. поток энергии будет снова направлен из Е₀ в питающую сеть. Одновременно с открытием тиристора Т₁ выключается тиристор Т₂ (при условии x_а = 0), т.к. к нему будет приложена суммарная ЭДС (e_2а + е_2b) в запирающем направлении в течение интервала . Поскольку тиристор закрывается не мгновенно, а в течение времени t_вык, определяемого из его паспорт-ных данных, то длительность интервала  должна быть не менее t_вык;   t_вык. Угол  называется углом опережения. Точку ( – ) можно обозначить так же, как угол  (рис.3.2, б), известный как угол управления.

Отсюда зависимость между этими двумя углами  +  = . Мгно-венное значение противо ЭДС е_d, создаваемой вторичной обмоткой трансформатора протеканию тока i_d источника Е₀, представлена на рис.3.2, б.

Среднее значение этой функции:

. (3.1)

Особенности коммутационных процессов зависимых инверторах

Рассмотрим коммутационный процесс(при условии X_d = ), начинающийся в точке (–). Тиристор T₁, открываясь в точке ( – ), подключает к тиристору Т₂ запирающее напряжение (e_2а + е_2b). Тиристор Т₂ будет находиться после этого в открытом состоянии еще в течение интервала , пока не иссякнет запасенная в X_а электромагнитная энергия. В результате образуется коммутационный контур, для которого справедливо уравнение:

(3.2)

Решая это уравнение относительно тока с учетом нулевых начальных условий, получим:

(3.3)

Эта функция, которая имеет смысл только на интервале , изображена на рис.3.3, г.

На указанном интервале ток i_2k представляет собой ток i_а1, вентиля Т₁, вступающего в работу. Когда этот ток достигнет величины I_d – тока источника питания Е₀, процесс коммутации заканчивается. Поэтому . Отсюда находим длительность угла коммутации

(3.4)

Ток вентиля, выходящего из работы на участке коммутации .

Далее процессы повторяются во всех других интервалах коммутации. В течение интервала вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко, поэтому мгновенное значение противо ЭДС.

И поэтому среднее значение противо ЭДС инвертора

будет отличаться от (3.1) на величину(3.5)

Но поскольку на величину, определяемую U_x, уменьшилась площадь, расположенная выше оси абсцисс на рис.3.3, б, а отрицательная площадь осталась без изменения, то

. (3.6)

Последнее выражение представляет собой зависимость и называется входной характеристикой инвертора. Ее вид представлен на рис.3.4 для различных значений.

Поскольку вентильный преобразователь может быть переведен из режима выпрямления в режим инвертирования изменением угла управления (– выпрямительный режим,– инверторный), то внешние характеристики управляемого выпрямителяи входные характеристики инвертораудобно совмещать на одной диаграмме (рис.3.5).

Как видно из рис.3.3, б, из-за коммутационных процессов запи-рающее напряжение к выходящему из работы вентилю прикладывается только в точке ( – ), и поэтому вентиль должен успеть закрыться в те-чение интервала , т.к. в противном случае в точке  полярность е₂ из-менится на противоположную и произойдет «опрокидывание» инвертора. Угол  =  –  называется углом запаса и его минимальное значение определяется временем выключения тиристора: .

Отсюда следует, что рост угла коммутации ограничивается некоторым критическим значением , т.е. каждому значению угла на рис.4.4 и 4.5 соответствует критическое значение тока I_dкр, при котором . Превышение этих значений токов приводит к «опрокидыванию» инвертора, так как . Соединяя все точки, оответствующие критическим значениям токовI_dкр, получаем ограничительную характеристику зависимого инвертора, разделяющую рабочую область выходных характеристик от нерабочей.

Учитывая, что , из (3.4) получаем:

, (3.7)

а затем из (3.6)

, (3.8)

что является достаточным для построения ограничительной характеристики.