Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Принцип работы последовательного резонансного автономного
Инвертора. Автономные резонансные инверторы (АИР) предназначены для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение повышенной частоты (от 500 Гц до 10кГц и выше). Основной областью применения таких преобразователей в энергетике является электротермия (индукционные печи). Однако АИР достаточно широко применяется и в передвижных (авиация, судоходство) установках в качестве источников повышенной частоты. АИР обычно выполняют однофазными и преимущественно по мостовой схеме с использованием одно-операционных тиристоров. Конденсатор в АИР может включаться параллельно нагрузке, но с гораздо меньшим значением индуктивности дросселя Ld, или последовательно нагрузке. В зависимости от этого различают параллельные и последовательные АИР. Процессы, протекающие в АИР, характеризуются колебательным (резонансным) перезарядом конденсатора в цепи с индуктивностью, в которую может входить индуктивность нагрузки. На практике в АИР чаще используют последовательное или последовательно-параллельное включение конденсаторов. На рис. 3.36 приведена схема АИР, состоящая из инверторного моста на вентилях VS1-VS4 и последовательно включенных в его диагонали конденсатора С, нагрузки RН и LН дополнительного дросселя L. Характер зависимости выходного тока инвертора iН (тока нагрузки iН) обусловлен колебательным процессом перезаряда конденсатора С с частотой ω0 последовательного (3.73) колебательного контура, образованного реактивными элементами выходной цепи. Благодаря тому, что в схеме соблюдается соотношение ω0 > ωp, (ωp - частота повторения управляющих импульсов VS1-VS4) колебательные процессы перезарядки конденсатора (рис.3.37, в) заканчиваются до отпирания очередной пары вентилей (рис. 3.37,б). Вследствие этого в кривых тока нагрузки и тока источника питания создаются паузы, необходимые для восстановления запирающих свойств выходящих из работы вентилей перед отпиранием очередной пары. Отработавшие свой цикл тиристоры закрываются из за прерывания в них тока, связанного с процессом перезаряда конденсатора. По окончании перезаряда (момент времени 1) напряжение на конденсаторе Uсm > E, в связи с чем к проводящим вентилям (VS1,VS4) прикладывается запирающее обратное напряжение, равное (Ucm -Е)/2 (рис. 3.37, е), удерживающие закрывшийся вентиль в запертом состоянии, пока действует управляющий импульс. Длительность перезарядных процессов, равная половине периода собственных колебаний контура Т/2-th, определяет длительности открытого состояния вентиля и двуполярных импульсов кривой напряжения инвертора uН. Необходимое различие в частотах ω0 и ωp подчиняются условию поддержания на проводивших вентилях требуемой длительности обратного напряжения с целью их запирания: (3.74) где th - время, предоставляемое вентилю для восстановления запирающих свойств (схемное время); Кзап = 1,2 - 1,5 - коэффициент запаса; tq- собственное время выключения вентиля, определяемое по паспортным данным. Анализ АИР, как и АИТ проводят методом основной гармоники. В этом случае действующее значение первой гармоники напряжения инвертора будет равно: (3.75) Действующее значение выходного тока инвертора IН и среднее значение потребляемого от источника питания тока Id связаны соотношением: (3.76) Управление баланса активной мощности определяется выражением:
Е Id = UН IН cosj НГ. (3.77) Рис. 3.36. Схема последовательного АИР Рис.3.37. Временные диаграммы последовательного АИР (а-е)
Рис.3.38. Внешние характеристики АИР
Из уравнений (3.76) и (3.77) определим связь действующего напряжения на нагрузке с действующим значением первой гармоники напряжения инвертора:
(3.78)
Из полученных зависимостей видно, что при уменьшении активного сопротивления нагрузки входной ток инвертора возрастает. Также возрастают напряжения на конденсаторе, вентилях и время th. При увеличения сопротивления нагрузки время th резко уменьшается, т.е. инвертор теряет работоспособность в режиме холостого хода. Внешние характеристики АИР показаны на рис. 3.38. Совпадающий характер выходных характеристик при фиксированных значениях cosjНГ объясняется зависимостью E = f(Id) источника питания, т.е. его внешней характеристикой, а также падением напряжения на вентилях и активном сопротивлении дросселя. Важной особенностью АИР, в отличие от АИТ и АИН, является его работоспособность в режиме короткого замыкания нагрузки. Ток инвертора при этом ограничивается только суммарным активным сопротивлением дросселя, подводящих проводов, падением напряжения на вентилях.
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 467; Нарушение авторского права страницы