40.Принцип действия параллельного резонансного инвертора.

Инвертор, в котором коммутация вентилей осуществляется с помощью резонансного L-Cконтура, называется резонансным инвертором.

Схема мостового однофазного резонансного инвертора (рисунок 52.1) аналогична схеме параллельного инвертора тока, но индуктивность дросселя L_Дв резонансном инверторе имеет значительно меньшую величину.

Рисунок 52.1 Схема мостового однофазного резонансного инвертора

При отпирании тиристоров VS1иVS2(на рисунке 52.2 моментθ₁) коммутирующий конденсаторСзаряжается от источника постоянного напряженияU_П. Параметры элементов схемы выбираются таким образом, чтобы заряд конденсатора происходил по колебательному закону и ток тиристоров спадал до нуля (в моментθ₂) раньше момента отпирания следующей пары тиристоров (моментθ₃). В течение интервалаθ₂– θ₃ни один из тиристоров не проводит ток и входной токi_Д=0. Напряжение на тиристорахVS1иVS2при этом равно половине разности напряжений источника питанияU_Пи коммутирующего конденсатораU_C. НапряжениеU_Cна интервалеθ₂ – θ₃должно превышатьU_П, чтобы напряжение на тиристорахVS1иVS2в течение этого интервала оставалось отрицательным.

В момент θ₃отпираются тиристорыVS3иVS4,и к тиристорамVS1иVS2прикладывается напряжениеU_C .Конденсатор перезаряжается, и напряжение на тиристорахVS1иVS2меняет полярность. Угол запирания тиристоровβсостоит из двух составляющих: угла непроводимости тиристоров инвертораβ₁и собственного угла запиранияβ₂. В момент времениθ₄ток через тиристорыVS3иVS4прекращается, и напряжение на коммутирующем конденсаторе изменяется по такому же закону, что и на интервалеθ₂ –θ₃(но с противоположным знаком). При отпирании тиристоровVS1иVS2(моментθ₅) цикл работы повторяется.

Рисунок 52.2 Временные диаграммы токов и напряжений однофазного

резонансного инвертора

В режиме прерывистого тока напряжение на нагрузке, коммутирующем конденсаторе и на тиристорах зависит не только от параметров нагрузки, рабочей частоты, емкости коммутирующего конденсатора, но также и от величины угла проводимости λ .

Угол проводимости тиристоров определяется отношением

,

где ω₀– собственная частота инвертора,ω – рабочая частота.

41.Принцип действия двухзвенного преобразователя частоты.

Все виды преобразователей переменного тока в переменный ток других показателей по функциональному назначению делятся (рисунок 53.1).

Рисунок 53.1 Классификация преобразователей переменного тока в

переменный ток других показателей

Непосредственные преобразователи, обеспечивающие связь двух сетей (цепей), могут выполняться по схемам, в которых в процессе преобразования частоты и напряжения выключение управляемых полупроводниковых приборов в необходимые моменты времени осуществляется благодаря наличию ЭДС сети, приложенной к приборам в обратном направлении, как в выпрямителях с сетевой (естественной) коммутацией. Вместо ЭДС питающей сети роль коммутирующей может выполнять ЭДС нагрузки, например вращающейся перевозбужденной синхронной машины. Возможно совместное использование в качестве источников коммутирующей ЭДС питающей сети и цепи нагрузки (комбинированная естественная коммутация). Преобразователи частоты (ПЧ) могут быть реализованы в виде схемы с промежуточным контуром постоянного тока и без промежуточного контура постоянного тока с непосредственной связью входной и выходной цепей переменного тока посредством группы полупроводниковых приборов.Структурная схема ПЧ с промежуточным контуром постоянного тока представлена на рисунке 53.2.

Рисунок 53.2 Структурная схема двухзвенного преобразователя частоты

Преобразователи с промежуточным контуром постоянного тока представляют собой сложные двухступенчатые преобразователи, включающие в себя входной преобразователь в виде управляемого или неуправляемого выпрямителя, промежуточного звена с фильтром и выходного преобразователя в виде автономного инвертора напряжения или тока. Для мощных ЭП (более 10-15 кВт) выпрямитель выполняется управляемым для плавного заряда конденсатора фильтра С. В зависимости от типа автономного инвертора контур постоянного тока выполняется как звено, обеспечивающее постоянное напряжение (обычноСилиLCфильтр), или как звено, поддерживающее постоянство тока (фильтр в виде реактора со значительной индуктивностью). Такие преобразователи применяются в современных электроприводах переменного тока с асинхронны­ми и синхронными двигателями трехфазного тока и позволяют регулировать скорость ЭП вверх и вниз от номинальной, причём регулирование скорости плавное. Комплектный электропривод MicroMaster VECTOR (рисунок 53.3) выполнен на основе двухзвенного преобразователя частоты с транзисторным (на IGBT- ключах) автономным инвертором напряжения (АИН) с широтно-импульсным (ШИМ) управлением и многофункциональной микропроцессорной системой управления с развитым интерфейсом, обеспечивающей косвенное векторное управление асинхронным двигателем без датчиков магнитного потока и скорости. Так как скорость ротора АД в этой системе не изменяется, а вычисляется на основе модели, то имеем так называемую «бездатчиковую» систему векторного управления, в которой вся информация, необходимая для функционирования системы, обеспечивается электрическими датчиками, измеряющими мгновенные значения напряжений и токов (ДН и ДТ) в выходных фазах ПЧ. В электроприводе реализовано частотное управление асинхронным электродвигателем, заключающееся во взаимосвязанном регулировании частотыf₁и значенияU₁основной гармоники питающего напряжения. Закон измененияf₁иU₁программируется.

Рисунок 53.3 Функциональная схема комплектного электропривода

MicroMaster VECTOR с ПЧ с промежуточным контуром

постоянного тока

На схеме приняты следующие обозначения:

В – силовой неуправляемый диодный выпрямитель;

ФС – силовой LCфильтр звена постоянного напряжения;

АИН - транзисторный (IGBT) автономный инвертор напряжения;

АД - приводной асинхронный электродвигатель;

ДН – датчик напряжения;

ДТ1, ДТ2 - датчики тока;

ИП – источник питания;

МК – микропроцессорный контролер;

ФИ – формирователь управляющих сигналов транзисторов;

ПУ - пульт управления встроенный;

УВВ – устройство ввода/вывода (внешний интерфейс);

Силовой канал В – ФС – АИН осуществляет двухступенчатое преобразование электрической энергии: выпрямление сетевого переменного напряжения и последующее ШИМ – управляемое инвертирование выпрямленного напряжения в переменное регулируемого значения и частоты. Частота ШИМ составляет 4 кГц.

Датчики тока ДТ и напряжения ДН в силовом канале ПЧ служат для контроля, регулирования и измерения электрических параметров электропривода, а также для защиты от токов перегрузки и коротких замыканий, недопустимых отклонений напряжения.

Многоканальный источник питания ИП устройств управления, регулирования и защиты электропривода преобразует сетевое переменное напряжение в систему напряжений постоянного тока требуемых уровней и степени стабильности, гальванически связанных и несвязанных между собой.

МК осуществляет формирование сигналов управления режимами работы электропривода с заданными параметрами, сигналов ШИМ – управления транзисторами АИН, сигналов защиты и аварийного отключения электропривода, приём и передачу внешних управляющих, задающих и информационных сигналов.

В качестве устройств УВВ для приёма и передачи сигналов МК имеет набор дискретных и аналоговых входов/выходов, последовательный канал связи, в том числе для связи с дистанционным пультом управления. Во входные и выходные цепи МК включены устройства гальванической развязки для потенциального разделения с силовыми цепями и внешними управляющими цепями.

Формирователи ФИ формируют требуемый уровень управляющих сигналов силовых IGBT транзисторов и обеспечивают гальваническое разделение.