- •4 Автономні інвертори
- •Структура автономного інвертора
- •4.1 Автономні інвертори струму
- •4.1.1 Автономні інвертори струму на тиристорах, що не
- •4.1.1.1 Однофазна мостова схема автономного інвертора струму
- •Активно-індуктивне навантаження.
- •4.1.2 Однофазний мостовий автономний інвертор струму з
- •4.1.3 Трифазний мостовий автономний інвертор струму
- •4.1.2 Автономні інвертори струму на повністю керованих ключах
- •4.1.2.1 Автономний інвертор струму з формуванням в навантаженні
- •Можливі стани схеми аіс
- •4.1.2.2 Автономний інвертор струму у режимі джерела
- •4.2 Дворівневі автономні інвертори напруги
- •4.2.1 Базові схеми дворівневих автономних інверторів напруги
- •4.2.2 Формування і регулювання вихідної напруги
- •4.2.2.1 Формування напруги прямокутної форми
- •4.2.2.2 Використання широтно-імпульсної модуляції для
- •4.2.2.3 Перемодуляція як засіб підвищення вихідної
- •4.2.4 Однофазний мостовий інвертор
- •4.2.4.1 Формування вихідної напруги інвертору з
- •Значно покращити гармонійний склад вихідної напруги інвертору у порівнянні з біполярною шім дозволяє використання однополярної шім.
- •4.2.4.2 Формування вихідної напруги інвертору з використанням однополярної шім
- •Навантаження елементів схеми однофазного мостового аін за струмом.
- •4.2.5 Трифазний інвертор напруги
- •Розв’язання.
- •4.2.5.1. Трифазний інвертор з шім
- •4.2.5.2 Векторна шім
- •Цей недолік можна компенсувати використанням перемодуляції. У останній час розповсюдження знайшов інший метод, що отримав назву векторна шім (вшім) - Space Vector Pulse Width Modulation.
- •4.2.6 Недоліки дворівневих інверторів
- •4.3 Багаторівневі інвертори
- •4.3.1 Базові структури багаторівневих інверторів
- •4.3.2 Основні принципи формування вихідної напруги
- •4.3.2.1 Амплітудне регулювання
- •Діюче значення першої гармоніки фазної і лінійної напруги:
- •Гармонійний склад напруги
- •4.3.2.2 Вибіркове формування з заданим гармонійним складом
- •4.3.2.3 Попередня модуляція завдання гармоніками кратними трьом
- •Коефіцієнт гармонік вихідної напруги
- •4.3.2.4 Багаторівнева шім
- •4.3.3. Багаторівневі інвертори з декількома рівнями напруги
- •4.3.3.1. Трирівневий інвертор з фіксуючими діодами
- •Однофазний мостовий трирівневий аін.
- •Середнє значення струму тиристора ключа к2а (vtк2а)
- •4.3.3.2 Чотирирівневий інвертор з фіксуючими діодами
- •4.3.3.3 П’ятирівневий інвертор з фіксуючими діодами
- •4.3.4 Багаторівневі інвертори з плаваючими конденсаторами
- •4.3.5 Каскадні схеми з послідовним з’єднанням інверторів
- •4.3.6 Каскадні схеми з паралельним з’єднанням інверторів
- •4.3.6.1 Каскадні схеми з безпосереднім з’єднанням вихідних кіл
- •4.3.6.2 Каскадні схеми з вихідним підсумовуючим трансформатором
- •4.3.7 Асиметричні каскадні схеми багаторівневих інверторів
- •Кратність 1:1:4. Розв'язуються задачі перерозподілу завантаження аін для виключення циркуляції енергії і забезпечення мінімуму перемикань ключів аін3.
- •4.3.9 Схеми з «реактивною коміркою» та послідовним силовим
- •4.3.10 Каскадні схеми із з’єднанням інверторів через фази
Можливі стани схеми аіс
№ вектора |
Замкнуті ключі |
іА |
іВ |
іС |
β,º | |
1 |
а+ |
с- |
Id |
0 |
- Id |
30 |
2 |
в+ |
с- |
0 |
Id |
- Id |
90 |
3 |
в+ |
а- |
- Id |
Id |
0 |
150 |
4 |
с+ |
а- |
- Id |
0 |
Id |
210 |
5 |
с+ |
в- |
0 |
- Id |
Id |
270 |
6 |
а+ |
в- |
Id |
- Id |
0 |
330 |
0 |
(а+,а-),(в+,в-),(с+,с-) |
0 |
0 |
0 |
0 |
Для визначення відносної (до періоду модуляціїТ) тривалості знаходження схеми в станах, які забезпечують формування синтезованого обертового просторового вектораI(з траєкторією, яка наближається до кола) для сектора в 60º (рис.4.15,б) можна використовувати співвідношення (п.4.2.5.3)
δ1=μsin(60-θ); δ2=μsinθ; δ0=1-δ1-δ2, (4.10)
де θ- кут повороту синтезованого вектора,δ1, δ2, δ0- відносна тривалість (доТ) знаходження схеми в станах, відповідних ненульовим векторамI1іI2і нульового, коли АІС відключений від мережі, період модуляції відповідає 1,μ=(0 - 1) - коефіцієнт модуляції за амплітудою (визначається якμ=Im/Id).
Приклад, який пояснює реалізацію ВШІМ. Також як у п.4.2.5.3 розглянемо принцип реалізації ВШІМ з дискретністю пересівання вектора 6º. Коефіцієнти для визначення тривалості станів схеми в секторі 60º розраховані згідно (4.10) і представлені в табл.4.3.
Комбінації станів ключів в плечах інвертора А, В, С для відповідних секторів просторового вектора представлені в табл.4.2. Символ 1 показує, що замкнутий верхній ключ плеча (а+, в+, с+), а 0, що замкнутий нижній ключ (а-, в-, с-). Символи 0,1 показують, що в даній фазі замкнені обидва ключі - верхній і нижній, що відповідає нульовому вектору.
Логіка роботи схеми. У секторі С1 у плечі С замкнутий ключ с-. В інших плечах має місце наступне: ключ а+ включається на інтервалі Т1, ключ в+ включається на інтервалі Т2, на інтервалі Т0 включається ключ с+.
Таблиця 4.2
№ сектора |
С1 |
С2 |
С3 |
С4 |
С5 |
С6 | ||||||||||||
а |
в |
с |
а |
в |
с |
а |
в |
с |
а |
в |
с |
а |
в |
с |
а |
в |
с | |
Т1 |
1 |
|
0 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
|
1 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
Т2 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
|
1 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
|
0 |
Т0 |
|
|
0,1 |
|
1,0 |
|
0,1 |
|
|
|
|
1,0 |
|
0,1 |
|
1, 0 |
|
|
Наведемо кожному з секторів С1 - С6 у відповідність логічні сигнали С1 - С6. Згідно з цим можна скласти логічні рівняння, що визначають стан ключів схеми інвертора:
(4.11)
, ,
, .
Осцилограми вихідної напруги АІС (uФ), струмів iН, iИ, iС, напруга на вході АІС ud при fВИХ=50 Гц для режиму двигуна і генераторного режиму роботи навантаження (двигуна) наведені на рис.4.16. Відзначимо, що при переході у генераторний режим (зміні напрямку передачі енергії) змінюється полярність напруги на вході АІС ud.
Система керування АІС в даному випадку формує першу гармоніку вихідного струму АІС, в той час як фаза і амплітуда струму навантаження невизначені (див. рис.4.11) і залежать від кута β і IC(1) (визначається ємністю С вихідного фільтра, вихідною напругою і його частотою). Ця обставина ускладнює реалізацію замкнутих систем електроприводів змінного струму з векторним керуванням.