3.7 Регулирование напряжения в инверторах тока

В инверторах тока, работающих при стабилизированной частоте, ре­гулирование напряжения осуществляется с целью удовлетворения техни­ческим требованиям технологического процесса, например, поддержание постоянства мощности индукционного нагревателя или стабилизация вы­ходного напряжения при колебаниях напряжения источника питания и ве­личины нагрузки.

Для параллельных инверторов тока величина выходного напряжения определяется соотношением (80):

Отсюда очевидно, что регулирование напряжения U_нг можно осуществлять путем изменения U_d или угла опережения β. В частности, при ста­билизации выходного напряжения в схему инвертора параллельно нагруз­ке можно подключить дополнительный, плавно регулируемый дроссель, обеспечивающий компенсацию избыточной реактивной мощности конденса­торов при снижении нагрузки [2]. В этом случае по аналогии с (81) имеем

где Q_ку - регулируемая независимо реактивная мощность дополнительного дросселя.

На рисунке 44 представлена векторная диаграмма, демонстрирующая стаби­лизацию угла β и выходного напряжения параллельного ин­вертора U₂, при уменьшении то­ка нагрузки, при U_d=const, cosφ_нг=const за счет уменьше­ния индуктивности дросселя и повышения его тока и реактив­ной мощности. В качестве ре­гулируемых дросселей могут принципиально использоваться линейные дроссели с магнитными сердечниками, регулируемым зазором или дроссели насыще­ния, ток подмагничивания ко­торых определяется в функции нагрузки инвертора. Большая электромагнитная инерцион­ность таких дросселей пре­пятствует их серийному пра­ктическому использованию. В настоящее время широкое применение получили дроссельно-вентильные регуляторы реактивной мощности инверторов тока. В инверторе тока дроссельно-вентильный регулятор, соединенный треугольником, включают параллельно нагрузке. Каждое линейное плечо такого регулятора состоит из линейного дроссе­ля (выполняемого обычно с магнитным сердечником и зазором) и двух встречно-параллельно включенных тиристоров. Схема одной фазы дроссельно-вентильного регулятора реактивной мощности приведена на рисунке 45. При регулировании угла управления вентилями регулятора (α_р) достигается широкий диапазон изменения тока регулятора. При этом при больших значениях α_р фазный ток приобретает прерывистый характер, что сопровождается появлением большого количества высших гармоник. Следует отметить, что в линейном токе регуля­тора, при соединении его плеч треугольником, содержание высших гармонических оказывается существенно меньше. В линейном напряжении содержатся только гармоники 5,7,11,13,…, а гармоники, кратные 3, замыкаются внутри треугольника.

Рисунок 44. Векторная диаграмма инвертора тока параллельного типа при дроссельном способе регулирования выходного напряжения

Линейный ток регулятора, I_л:

(112)

Нетрудно видеть, что регулятор ведет себя как некоторая эквивалентная индуктивность со значением индуктивности равной L_экв.:

(113)

Дроссельно-вентильный регулятор реактивной мощности обладает высоким быстродействием, зависящим фактически только от достигаемой в системе управления скорости изменения угла α_р. Практически переходный процесс изменения тока регулятора от минимального до максимального значения не превышает одного периода выходной частоты, а переходный процесс в нагрузке продолжается не более трех периодов.

Рисунок 45. Схема одной фазы дроссельно-вентильного регулятора

реактивной мощности

Вопросы для самоконтроля:

1. Объясните принцип работы дроссельно-вентильного регулятора.

2. Сформулируйте достоинства и недостатки регулирования выходного напряжения инверторов тока с помощью дроссельно- вентильного регулятора.