CC BY
11
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА
им. С. М. КИРОВА
РАБОЧИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТРЕХФАЗНОМ МОСТОВОМ ИНВЕРТОРЕ С ПОЛЮСНОЙ КОММУТАЦИЕЙ В РЕЖИМЕ СИНУСОИДАЛЬНОЙ ШИМ
М. А. ЖИТКОВ, В. А. ДОБРУСКИН (Представлена научно-техническим семинаром НИИ АЭМ)
Реализация широтно-ильпульсной модуляции выходного напряжения инвертора по синусоидальному закону позволяет эффективно улучшить форму кривой тока на-гружи. При этом наиболее целесообразным является осуществление такого режима в простейших видах тиристор-ных инверторов — в инверторах с полюсной или общей коммутацией.
В шггрторе с полюсной коммутацией, изображенном на рис. 1, это оказалось возможным при модуляции путем перемещения переднего фронта импульсов с одновременным использованием силовых тиристоров в режиме управляемого нулевого вентиля [2].
Благодаря существенной разнице в продолжительности рабочих и 'коммутационных электромагнитных процессов и полной автономности ■схемы коммутации с непосредственным перезарядом коммутирующего конденсатора рабочие электромагнитные процессы в инверторе могут быть рассмотрены отдельно от коммутационных [1].
Работа инвертора происходит -следующим образом. На управляющие электроды тиристоров 1, 2; 3, 4\ 5, 6 (р1ис. 1) поступают импульсы управления, показанные соответственно на рис. 2 (.6, в, г).
В течение интервала 11—(рис. 2, а), составляющего 60 электрических градусов, по заднему фронту импульсов управления (рис. 2д) включается тиристор 14 (рис. 1), который подает коммутирующие импульсы на тиристоры катодной группы, поэтому одновременно выклю-
Том 285
1975
Рис. 1.
г П п пп пппп *3 1(111
пппп т ГППГ ишииии 10111
шш □и У -
ш
п
Рис. 2.
чаются только тиристоры 4 и 6, а вентиль анодной группы / остается открытым и пропускает реактивные токи отключенных нагрузок фаз В и С, которые замыкаются соответственно по цепям (.рис. 1): 2 в — диод 9 — дроссель 19 — тириютор 1 — 2А—и 2С — диод И — дроссель 19 — тиристор 1 — 2а—¿с.
Таким образам, в интервале и—12 тиристор 1 открыт, поэтому формирование тока в нагрузках фаз В и С происходит согласно синусоидальному закону, заложенному в сигналах управления. В соответствии с известным из теории трехфазных цепей равенством Щ-Ь-Нс —О можно сделать вывод, что ток нагрузки фазы А, равный |Ц| = также будет иметь синусоидальную форму.
¡На интервале —и (рис. 2, а) по заднему фронту импульсов управления включается тиристор 13, который подает коммутирующие импульсы на тиристоры анодной группы, поэтому включаются только тиристоры 1 и 3, а вентиль катодной группы 6 используется в качестве нулевого вентиля, по которому замыкаются реактивные токи отключаемых нагрузок фаз А и В.
Далее процесс коммутации протекает аналогично. Работа инвертора может рассматриваться только на протяжении 1/6 периода, так как последующая круговая перестановка позволяет получить линейные диаграммы напряжений и токов для всего периода.
Рассмотрим 1/6 часть периода, совпадающую с началом формирования положительной полуволны напряжения в фазе А, т. е. с началом координат (рис. 2). В соответствии с принятым способом управления инвертором длительности открытых состояний тиристоров всех фаз будут такими, как показано на рис. 2 (б, в, г), где жирными линиями вы-д ел ен ы ин терв алы, внутри котор ых соотв етств ую щи е тиристор ы н е выключаются и используются в качестве рабочих и нулевых вентилей.
Определение формы фазных и линейных напряжений на нагрузке с учетам коэффициента мощности нагрузки осуществляется с помощью
Ua
U£
u*s
hd
lid
cd
¿d
II
i
шпПППППп ...ппППП
пПППППп „.пППППППп
QM^^rulíimiD___^
-¿dep.
Рис. 3. (cos фн = 0,866).
эквивалентных схем, составленных для каждого интервала, соответствующего текущему состоянию вентилей инвертора. При этом нетрудно определить интервалы времени для каждой фазы, когда ток потребляется от источника питания, либо происходит обмен реактивной энергией между фазами или идет ее отдача источнику питания.
На рис. 3 и 4 приведены диаграммы фазных напряжений Ua, Ub и Uс ¡и линейного напряжения UАв для случаев, когда трехфазная активно-индуктивная нагрузка соединена в звезду без нулевого провода и имеет коэффициент мощности cos срн соответственно 0,866 и 0,5, а частота коммутации в соответствии с рис. 2 равна fK=í24fM.
.Из приведенных кривых напряжения ,видно, что фазные напряжения представляют собой последовательность однополярных и двухполяр-ных импульсов переменной длительности с амплитудой, принимающей значения 1/3 -Е либо 2/3 -Е, а линейное напряжение — последовательность однополярных импульсов переменной длительности амплитудой Е. Форма импульсов, их длительность и даже количество на полупериоде выходной частоты изменяются при изменении коэффициента мощности нагрузки.
Из приведенных рисунков видно, что угол сдвига между током и напряжением в каждой фазе получает приращение в сторону отставания тока, равное nf&. Это является недостатком схемы, так как ограничивает работоспособность (инвертора на нагрузку с низким коэффициентом мощности. Возникновение дополнительного угла сдвига объясняется тем. что при данном способе управления формируются фазные на-
-ч»
\Jf ■ИГ г ж ! НИ Г t
1 ш У /1
itd
Lcd
id
d
^nJLflfli
Ж
лЛ
ШИ
1
-=aJ3_n_QJLiL
ll_J(
Фт
П
л Г
i • ,
d - *
Рис. 4. (cos (pn = 0,5).
пряжения, а ток >в фазе определяется линейными напряжениями, так как средняя точка звезды напрузжи не соединена с нулем источника питания. Для устранения указанного недостатка целесообразно формировать линейные напряжения.
ЛИТЕРАТУРА
1. М. А. Житков. Мостовой инвертор с полюсной коммутацией в рен:нмо синусоидальной ШИМ. Известия ТЛИ, т. 262, 1972.
2. А. И. Зайцев, М. А. Житков. Независимые инверторы с полюсной коммутацией в режиме широтно-импульсной модуляции. Доклады VI научно-технической конференции по вопросам автоматизации производства. Т. V, Томск, изд-во ВИНИТИ, 1969.
