Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Преобразовательная техника

.pdf
Скачиваний:
104
Добавлен:
11.03.2016
Размер:
2.67 Mб
Скачать

составляющая

тока; Iп =

Uп

– переменная

составляющая

тока;

Rd

 

 

 

 

 

kп = Uп – коэффициент пульсаций без фильтра.

Ed

При введении в цепь нагрузки дросселя(ключ К выключен) составляющая тока и напряжения в нагрузке изменится:

¢

Ed

 

¢

 

Uп

 

 

 

 

 

 

 

 

Id =

Rd + Rдр

;

Iп =

(Rd + Rдр )2 + m(wLдр )2

,

(3.2)

где Rдр – активное сопротивление обмотки дросселя; m – пульсность выпрямителя.

¢ ¢

 

 

Ed Rd

 

 

 

¢

 

 

 

 

 

 

 

Uп Rd

 

 

 

 

 

 

Ed = Id Rd =

 

 

 

 

 

;

Uп =

 

 

 

 

 

 

 

;

(3.3)

 

Rd + Rдр

 

 

 

 

 

 

 

 

(Rd + Rдр )2 + m(wLдр )2

¢

 

 

¢

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

+

R

 

 

 

 

 

 

Uп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

др

 

 

 

 

 

 

kп =

 

 

 

 

= kп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

(3.4)

 

 

¢

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Rd + Rдр )

2

+ (mωLдр )

2

 

 

 

Ed

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая, что

 

 

kп

= q

 

 

– коэффициент сглаживания

фильтра,

 

 

¢

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

найдем величину Lдр , обеспечивающую заданный коэффициент q:

 

 

 

 

 

Rдр + Rd

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

=

 

 

q2 -1

 

 

 

 

 

(3.5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

др

 

 

 

 

 

mω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку Rd >> Rдр ,

q >> 1, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

=

Rq

.

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

др

 

mw

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из последнего выражения следует, что при заданном ω требуемая величина Lдр тем меньше, чем меньше Rd , то есть индуктивный сгла-

живающий фильтр наиболее целесообразно применять в цепях с малыми Rd .

3.2. ЕМКОСТНЫЙ СГЛАЖИВАЮЩИЙ ФИЛЬТР

 

Емкостный

сглаживающий

фильтр

представляет

собой

конденсатор С, подключенный параллельно нагрузке выпрямителя. При

 

наличии пульсаций в выпрямленном напряжении конденсатор будет пе-

 

риодически подзаряжаться и разряжаться на нагрузку(рис. 3.2),

 

поддерживая при

этом постоянную составляющую Ed

неизменной.

 

111

Коэффициент пульсаций при наличии конденсатора равен kп = U 'п .

Ed

U

 

 

UC max

 

 

Ed

 

DUC

¢

 

 

 

UC min

Uп

 

T

T

 

 

m

m

 

 

t

Рис. 3.2. Диаграмма работы ёмкостного

сглаживающего фильтра

Введем допущение,

что ток конденсатора iC в режиме разряда не

изменяется: iC = IC = Id ,

а

заряд

 

и разряд

конденсатора

протекают в

течение

интервала

T

, где m

 

пульсность выпрямителя,

Т – период

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напряжения питающей сети. Тогда

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

m

 

 

 

 

IdT

 

 

 

 

 

 

 

 

DU

C

=

 

 

 

i dt =

.

 

 

(3.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

ò d

 

 

 

 

Cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T =

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку

 

 

 

 

 

 

 

 

'

 

 

 

 

Id

 

 

 

 

 

(3.8)

UC =

2U

 

п =

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cfm

 

 

 

 

 

 

 

 

k' п

=

 

 

 

Id

 

 

 

 

=

 

 

 

1d

 

,

 

 

 

 

 

 

2CfmEd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2CfmRd

 

 

отсюда

находим

величинуC ,

 

обеспечивающую

 

требуемый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¢

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент пульсаций на нагрузке kп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C =

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

(3.9)

 

 

 

 

 

 

2Rd mfk'

п

 

¢

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

требуется тем

Из этого выражения следует,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

что при заданном kп

меньшая величина емкости C , чем больше сопротивление Rd , то есть емкостный фильтр целесообразно использовать в цепях с большими значениями Rd .

112

3.3. УМНОЖИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ

Умножители напряжения относятся к классу неуправляемых выпрямителей с емкостным характером нагрузки, выходное напряжение которых кратно напряжению на входе.

Существуют следующие схемы умножители напряжения:

§симметричный (рис. 3.3);

§несимметричный I рода (рис. 3.4, а);

§несимметричный II рода (рис. 3.4, б).

В схеме рис. 3.3 Ud = UC1 +UC2 » 22E2 , так как каждый конденсатор заряжается до амплитудного значения ЭДСe2 через вентиль

B1 и B2 , работающие, соответственно, в положительном и отрицательном полупериоде.

Тр

 

B2

B1

U1

e2

С

2

С

 

 

 

1

 

 

 

 

Rd

Рис. 3.3. Симметричная схема умножителя напряжения

В

 

схеме (рис. 3.4, а)

 

UC

= 2E2 ;

UC

=

2E2 +UC

= 2

2E2 ;

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

1

 

 

UC3 =

 

E2 +UC2

= 3

 

E2

и т. д. на каждом следующем конденсаторе

2

2

напряжение возрастает на

 

E2 .

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

Подключая

нагрузку к

любому

конденсатору

с

порядковым

номером n , можно получить напряжение на нагрузке, n-кратное амплитудному значению напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Основным отличием этих двух схем является , что в первом случае напряжение на каждом следующем конденсаторе возрастает, и следовательно, увеличиваются его масса и габариты.

Во втором случае напряжение на конденсаторе не превышает величины 22E2 , для получения достаточно высокого напряжения здесь необходимо последовательно включать несколько конденсаторов, что приводит к существенному снижению их результирующей емкости.

В схеме (рис. 3.4, б): UC1 = 2E2 ;

UC2 = 2E2 +UC1 = 22E2 ;

113

 

UC3 = 2E2 +UC2 -U1 = 2 2E2 ;

 

UC

 

=

 

E2 +UC

+UC

-UC

= 2

 

E2

 

4

2

2

 

 

1

 

3

2

 

 

 

и . т д. на

 

каждом

следующем

конденсаторе

напряжение

составляет 22E2 . Для получения нужного напряжения на нагрузке ее подключают между соответствующими конденсаторами:

UC1 +C3 = 32E2 ;

UC2 +C4 = 42E2 … и т. д.

Тр

U1 e2

С1

 

 

 

С2

 

 

С3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B1

 

B2

 

B3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

Тр С1

U1 e2

С3

С2

B4

С4

б

Рис. 3.4. Несимметричные схемы умножителей напряжения

Контрольные вопросы

1. Поясните принцип работы индуктивного сглаживающего фильтра.

2.Когда целесообразно использование индуктивного сглаживающего фильтра? Почему?

3.Поясните принцип работы емкостного сглаживающего фильт-

ра.

4.Когда целесообразно использовать емкостный сглаживающий фильтр? Почему?

5.Поясните работу умножителей напряжения.

6.Каковы принципиальные особенности умножителейI и II ро-

да?

114

ГЛАВА 4. ИНВЕРТОРНЫЕ УСТРОЙСТВА

Инверторами называются устройства, преобразующие энергию постоянного тока в энергию переменного. Инверторытока подразделяются на зависимые (или ведомые сетью) и независимые (или автономные). Исходя из логической последовательности, рассмотрение вопроса начнем с класса зависимых инверторов.

4.1.ЗАВИСИМЫЕ ИНВЕРТОРЫ

4.1.1.Однофазные зависимые инверторы

В

схемном

отношении

зависимый

инвертор

аналогичен

управляемому выпрямителю, в чем можно убедиться на примере

простейшего

его

варианта– однофазного

однополупериодного

(рис. 4.1). Его единственным схемным отличием от такой же схемы управляемого выпрямителя является противоположная полярность источника E0 , в результате чего при протекании в цепи тока ia ЭДС E0 выступает не в роли противоЭДС (потребителя энергии), как это было в управляемом выпрямителе, а в роли источника энергии, так как направление тока ia и E0 совпадают.

 

ia

-

U

e2

E0

1

X d

+

 

e2

a

 

 

 

 

 

p

E0

2p

 

О1

О2

 

q

ia

 

 

 

 

 

l

 

 

q

Рис. 4.1. Однофазный однополупериодный зависимый инвертор

А для того, чтобы поток энергии был направлен в питающую сеть, необходимо, чтобы этот же токia протекал по вторичной обмотке

трансформатора,

преодолевая

противоЭДС e2 . Этот

режим и

представлен на рис. 4.1, б.

 

 

 

 

 

Пусть

в точке q = a система управления

включает

тиристор .Т

Тогда на участке aKO1 ток ia

будет протекать под действием разности

ЭДС E0 и

e2 ,

и

поток

энергии

будет

направлен

из

источника

постоянного

тока E0

в питающую

сеть. При

этом часть

энергии

115

запасается

 

в

 

 

 

магнитном

 

поле

 

 

индуктивного

сопротивленияX .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

В точке O1 ЭДС e2

 

станет равной E0 , но вентиль Т будет по-прежнему

 

открыт под действием ЭДС eX = -X d

 

dia

 

до тех пор,

пока не иссякнет

 

 

dq

 

запасенная в X d энергия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее

 

 

на

 

 

всех

 

 

 

положительных

полупериодах

 

процессы

повторяются. На отрицательных полупериодах тиристор Т должен быть

 

обязательно

закрыт,

так

 

как

 

в

течение

 

этого

интервалаe

и

 

E

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

включены согласно и включение тиристора Т приведет к аварийному

режиму, называемому «опрокидыванием инвертора», когда в цепи двух

 

источников e2

 

и

E0

будет

протекать

токia , ограниченный

только

 

индуктивным сопротивлением X

d

: i

=

e2 + E0

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

X d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1.2. Двухполупериодный зависимый инвертор со средней точкой

 

 

 

В схеме (рис. 4.2)

 

предположим,

что, начиная

 

с q = 0 ,

ток

 

проводит

тиристор T2 .

При

достаточно

 

большой

величинеX d

 

 

 

ток

 

на интервале

проводимости

будет

непрерывным(рис. 4.2, в) и

будет

 

протекать

от

источника E0 ,

преодолевая

противоЭДС e2b

вторичной

 

обмотки

трансформатора, при

 

 

 

этом

поток энергии

направлен

из

источника

E0

в питающую

сеть.

Если тиристор T1

будет

открыт до

 

точки p, то на интервале pK2p

 

 

возникает,

как было отмечено выше,

 

аварийный

режим,

и

инвертор «опрокидывается». Во

избежание

этого

 

тиристор T2

надо

 

обязательно

 

закрыть

до

точкиp.

Поэтому в

 

точке

 

( p - b) система управления открывает тиристор T1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

e2a

 

 

 

b

e2b

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

2p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e2a X d

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1

E0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ia

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e2b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ia2

 

 

 

 

 

 

 

ia1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.2. Двухполупериодный зависимый инвертор со средней точкой

116

В этот момент времени в цепи тиристораT имеет место

1

согласное включение e2a и E0 , поэтому на интервале (p - b)Kp ток ia1 будет протекать под действием суммы e2a + E0 , а в точке p полярность

e

изменится на

противоположную

и i ток будет

протекать,

2

 

противоЭДС e2a , т. е. поток

a1

 

преодолевая

энергии будет снова -на

правлен из E0 в питающую сеть. Одновременно с открытием тиристора

T1

выключается тиристор T2 (при условии X a = 0 ), т. к. к нему будет

приложена

суммарная

ЭДСe2a + e2b в

запирающем

направлении

в течение интервала b . Поскольку тиристор закрывается не мгновенно, а в течение времени tвыкл , определяемого из его паспортных данных, то длительность интервала b должна быть не менееwtвыкл : b ³ wtвыкл . Угол b называется углом опережения. Точку (p - b) можно обозначить

так же, как угол a (рис. 4.2, б), известный как угол управления.

 

 

Отсюда зависимость между этими двумя

 

угламиa + b = p .

Мгновенное

значение

противоЭДСedb ,

создаваемой

вторичной

обмоткой

трансформатора

 

протеканию

 

токаi

источника E

0

,

представлена на рис. 4.2, в.

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Среднее значение этой функции:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

-β

 

 

2

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Edβ =

 

 

ò

2E2sinθdθ = -

 

2

cosβ .

(4.1)

 

p

 

π

 

 

 

 

π-β

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1.3.Особенности коммутационных процессов

взависимых инверторах

Рассмотрим коммутационные процессы в зависимых инверторах на примере предыдущей схемы (рис. 4.2), но при условии X d = ¥ .

Рассмотрим коммутационный процесс (рис. 4.3), начинающийся

в точке (p - b).

Тиристор T1, открываясь в точке (p - b), подключает

к тиристору T2

запирающее напряжение e2a - e2b . Тиристор T2 будет

находиться после этого в открытом состоянии еще в течение интервала

g ,

пока не

иссякнет запасенная Xвa электромагнитная

энергия.

В

результате

образуется

коммутационный

контур, для

которого

справедливо уравнение:

 

 

 

e

- X

a

di2k

-

Х а di2k

+ e

2b

= 0.

(4.2)

 

 

2a

 

dq

 

dq

 

 

 

 

 

 

 

 

117

X a

e2a X d

U1

e2b

X a

T1

i2

+

E0

T2

e2

e2a

b

e2b

b

 

 

 

 

p

2p

 

 

 

 

 

E0

q

id

ia2

 

ia1

Id

 

 

g

 

i2k

 

 

 

q

 

 

 

 

Id

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

UT2

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

q

Рис. 4.3. Коммутационные процессы в двухполупериодной схеме зависимого инвертора

Решая

уравнение (4.2)

относительно тока i2k

с

учетом

нулевых

начальных условий, получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E2

(cos(p - b) - cos q).

 

 

 

 

 

 

 

i2k =

 

2

 

 

(4.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эта

 

функция,

которая

 

имеет

 

смысл

только

на

интервале

(p - b)K(p -b + g), изображена на рис. 4.3, г.

 

 

 

 

 

На

указанном интервале

ток i2k

представляет собой ток ia1 вен-

тиля T1,

вступающего в работу. Когда этот ток достигнет величины

Id – тока источника

питания E0 ,

процесс коммутации заканчивается.

Поэтому

i2k

q = p - b + g = Id .

Отсюда

 

находим

длительность

угла

коммутации g:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ

Id

X a

 

ö

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

+ cos b

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g = b - arccosç

 

2E2

÷.

 

 

(4.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

 

ø

 

 

 

 

Ток

 

вентиля, выходящего

из

работы

на

участке

коммутации

ia2 = Id - ia1 = Id - i2k .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее

 

процессы

повторяются

во

всех

других

интервалах

коммутации. В течение интервала g вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко, поэтому мгновенное значение противоЭДС

118

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

=

e2a + e2b

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dβ

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

2p-b

поэтому

среднее

 

 

 

значение

противоЭДС

инвертор

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Edβ =

 

ò

 

2

E2 sin qdq будет отличаться от (4.1) на величину

 

 

p

 

 

 

 

 

p-β+g

 

 

 

 

 

 

1 p-b+g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DU x

 

=

 

 

ò

 

2

E2 sin qdq =

 

d a

.

 

(4.5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p-b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Но поскольку на величину, определяемую DU x , уменьшилась

площадь,

расположенная

 

выше

 

оси

абсцисс

на. 4.3,рисб,

а

отрицательная площадь осталась без изменения, то

 

 

 

 

 

 

 

 

Edb = Edb0 - DU x = -

2

 

 

E2

cos b -

Id X a

.

 

 

 

 

 

 

 

 

2

(4.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

p

 

 

 

Последнее

выражение

 

 

 

представляет

собой

 

зависимость

Edβ = f (Id )

и называется входной характеристикой инвертора.

Ёе вид

представлен на рис. 4.4 для различных значений b .

Id кр1 Id кр2 Id кр3 Id кр4

Id

b4 > b3

b3 > b2

b2 > b1

b1

Edb

Рис. 4.4. Семейство входных характеристик зависимого инвертора и ограничительная характеристика

Поскольку вентильный преобразователь может быть переведен из режима выпрямления в режим инвертированияизменением угла

управления ( a < p выпрямительный режим, a > p – инверторный), то

 

2

2

 

внешние

характеристики

управляемого выпрямителяEda = f (Id )

и

входные

характеристики

инвертора Edb = f (Id ) удобно совмещать

на

одной диаграмме (рис. 4.5).

119

 

Eda

 

 

 

 

a1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2 > a1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Id кр2

Id кр3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Id кр1

 

 

 

Id

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b2 > b1

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

b1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

db

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.5. Диаграмма, поясняющая переход вентильного преобразователя

 

из выпрямительного режима в инверторный

 

 

 

Как

видно

 

 

из

рис. 4.3, б, из-за

коммутационных

процессов

запирающее

напряжение

выходящемук

 

из

работы

вентилю

прикладывается только в точке(p - d), и поэтому вентиль

должен

успеть закрыться

в течение интервалаd, т.

к.

в противном

случае

в точке p полярность e2

изменится на противоположную и произойдет

«опрокидывание»

инвертора. Угол

d = b - g

называется

углом

запаса

и его минимальное значение определяется временем выключения тири-

стора: δmin = ωtвыкл .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда следует,

что

рост

угла

коммутации

ограничивается

некоторым

критическим

значениемγmin = β - δmin ,

т.

е.

каждому

значению угла b на рис. 4.4 и 4.5 соответствует

критическое значение

тока Id кр ,

при

котором γ = γкр .

Превышение

этих

значений

токов

приводит к «опрокидыванию» инвертора, так как δ < δmin .

Соединяя все точки Edβ , оответствующие критическим значениям токов Id кр , получаем ограничительную характеристику зависимого ин-

вертора, разделяющую рабочую область выходных характеристик от нерабочей.

Учитывая, что d = b - g , из (4.4) получаем:

 

 

 

 

 

 

E2

(cos dmin - cosb),

 

 

Id кр =

 

2

 

(4.7)

 

 

 

 

 

 

а затем из (4.6)

X a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

E2

 

 

 

 

 

 

2

 

cos dmin + cos b

 

 

Edb кр = -

 

 

 

,

(4.8)

 

2

 

 

 

 

 

p

 

 

120