Преобразовательная техника

точке ω T2 достигнет i . В этой точке импульсы управления вен-

тильными группами изменяются следующим образом: группа 1 переводится в инверторный режим, а группа 2 – в выпрямительный.

Рис. 5.6. Совместное управление вентильными группами НПЧ

действием напряжения U2 . В точке wT2 процессы повторяются. Таким образом, в любой момент времени управление подается на обе вентильные группы, в результате чего из-за неравенства мгновенных значений ЭДС на выходе вентильных групп возникают броски уравнительного тока во внутренних короткозамкнутых контурах. Для ограничения этих токов здесь необходимы дроссели L1 и L2 . Достоинством этого способа является возможность нормальной работы без перестройки системы управления в любом диапазоне изменения параметров нагрузки. Если в

течение ω T2 угол управления одной вентильной группы и угол

2

опережения β другой не оставлять постоянными, то среднее значение напряжения на выходе вентильных групп можно регулировать. В частности, для получения синусоидального выходного напряжения:

161

Таким образом, для получения синусоидального выходного напряжения угол управления вентильными группами нужно изменять по закону (5.3), называемому арккосинусоидальным законом. Принцип формирования синусоидального выходного напряжения в этом случае иллюстрируется на рис. 5.7.

Здесь импульсы управления, смещаемые по арккосинусоидально-

162

модулирующего напряжения регулируемой частоты и амплитуды довольно сложно, то часто используют другие законы изменения углов

a1 и a2 , реализация которых проще, а форма выходного напряжения приемлема.

5.2.2. Основные характеристики НПЧ

Поскольку вентильные группы работают поочередно в выпрями-

частоты, зависящие от этого параметра, существенно снижаются. На рис. 5.8 представлена зависимость коэффициента мощности χ отcosφ

нагрузки. Пунктиром показана зависимость при синусоидальном выходном напряжении, сплошной линией – при прямоугольном.

Рис. 5.8. Зависимость полного коэффициента мощности НПЧ от параметров нагрузки

В рассмотренной схеме непосредственного преобразователя имеет место преобразование энергии трехфазного переменного тока в энергию однофазного тока, из-за чего эта схема называется трехфазнооднофазной.

Подобные преобразователи могут выполняться и на базе трехфазных нулевых вентильных групп. Для получения трехфазного выходного

163

напряжения используются три трехфазно-однофазных - преобра

зователя, управляемых со сдвигом по фазе на 2p . 3

5.2.3. НПЧ с принудительной коммутацией вентилей

Основными недостатками рассмотренных выше схем НПЧ с ЕК является ограниченный диапазон изменения выходной частоты (обычно

f2 £ 0,25 f1), а также низкий коэффициент мощности. Для устранения этих недостатков часто используются непосредственные преобразователи частоты с принудительной коммутацией вентилей.

Принципиально такие преобразователи строятся по тем же структурным схемам, что и рассмотренные НПЧ с ЕК, но в качестве

тающей сети и частота на выходе преобразователя.

Описанный принцип формирования кривой выходного напряжения в одной фазе нагрузки иллюстрируется на рис. 5.9.

Из (5.4) следует, что в данном преобразователе выходная частота f2 может быть как больше частоты питающей сети f1 , так и меньше ее.

164

Очевидно также, что порядок чередования фаз питающей сети может либо совпадать, либо не совпадать с порядком переключения силовых вентилей. При совпадении этих факторов порядок чередования фаз называется прямым, при несовпадении – обратным.

Uн

q

Рис. 5.9. Формирование выходного напряжения НПЧ с принудительной коммутацией вентилей

Анализ свойств НПЧ с ПК показывает, что при прямом порядке чередования фаз и fм < f1, а также при обратном порядке чередования фаз, основная гармоника первичного тока отстает от фазного напряжения, т. е. преобразователь потребляет из сети реактивную мощность; при прямом порядке чередования фаз и fм > f1 знак фазового угла меняется на противоположный и, следовательно, преобразователь будет не потреблять, а генерировать в питающую сеть реактивную мощность. Это важное свойство рассматриваемого преобразователя позволяет при определенных условиях ( fм = f1 ) получить входной cos j1(1) равными

1, а при fм > f1 этот же преобразователь можно использовать наряду с его основной функцией в качестве компенсатора реактивной энергии.

Контрольные вопросы

1.Поясните принцип работы простейшего НПЧ?

2.Особенности раздельного и совместного управления вентильными группами НПЧ.

3.Способы улучшения формы выходного напряжения .НПЧ Арккосинусоидальный закон управления.

4.Энергетические показатели НПЧ.

5.НПЧ на полностью управляемых ключах.

6.Изобразите схему НПЧ с трехфазными нулевыми вентильны-

ми группами.

165

ГЛАВА 6. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

обеспечивая тем самым широтно-импульсное регулирование выходного напряжения.

166

постоянного тока.

6.1. НЕРЕВЕРСИВНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Рис. 6.2. Нереверсивный ИППТ понижающего типа

167

Отношение tи = γ называется коэффициентом заполнения -им

T

пульсов.

Вентиль В служит для замыкания тока нагрузки в течение паузы

напряжение на нагрузке в пределах, не превышающих напряжение источника питания. Регулирование может осуществляться как за счет изменения tи при неизменном Т или изменением Т при постоянном tи ,

импульсным.

Составляя уравнение для схемы рис. 6.2 на интервале от 0 до t1 при условии идеальности ключа К и вентиля В, получаем:

168