4. На рис.4 представлена электрическая схема параллельного тиристорного инвертора тока.
Т
иристоры
отпираются попарно (VS1 и
VS2, VS3 и VS4)
с относительным фазовым сдвигом, равным
1800.
Во входной цепи включен дроссель Ld = ∞, благодаря чему входной ток id идеально сглажен, а ток через тиристоры имеет прямоугольную форму.
При отпирании тиристоров VS1 и VS2 ток id разветвляется по двум ветвям: iн – протекает через нагрузку, а ток iс – через конденсатор С, заряжая его с полярностью, указанной на рис.4.
Через полупериод выходной частоты отпираются тиристоры VS3 и VS4 и конденсатор оказывается закороченным всеми тиристорами. При этом ток разряда конденсатора. Протекая навстречу рабочему току тиристоров VS1 и VS2, уменьшает его до нуля практически мгновенно.
Быстрое нарастание тока в тиристорах,
которые отпираются, может вывести их
из строя так как
велико. Поэтому в анодные цепи тиристоров
на практике вводят дроссели, ограничивая
допустимую скорость изменения ia
(
).
После спадания анодного тока тиристоров VS1 и VS2 до нуля к ним прикладывается обратное напряжение, определяемое напряжением на коммутирующем конденсаторе С.
При запирании тиристоров VS1 и VS2, конденсатор С перезаряжается от источника питания через тиристоры VS3 и VS4, приобретая противоположную полярность.
Отметим, что при отпирании очередной пары тиристоров происходит так же его разряд на нагрузку. Далее процесс повторяется.
В любой момент времени суммарный ток на выходе инвертора при Ld → ∞ равен
iвых = iн + iс = const,
но его направление изменяется через каждый полупериод.
Выходное напряжение инвертора повторяет по форме напряжение на конденсаторе и представляет собой в каждый полупериод сумму двух составляющих: постоянной, равной напряжения источника питания, и переменной, возникающей за счет реактивной мощности конденсатора.
Напряжение на тиристорах VS1 и VS2 (Uvs1,2 рис.4,б) после коммутации изменяется от отрицательного значения к положительному. В течении времени tвкл на тиристорах VS1 и VS2 поддерживается отрицательное напряжение и они восстанавливают запирающие свойства.
Если tвкл> tвосст, то с восстановлением положительного анодного напряжения тиристоры VS1 и VS2 останутся запертыми до прихода следующего отпирающего импульса.
Если же tвкл< tвосст, то тиристоры VS1 и VS2 снова откроются и произойдет срыв инвертирования.
Преобразование однофазного тока для питания асинхронных двигателей
Одним из вариантов применения АИН в качестве статического преобразователя является применение его для преобразования однофазного тока для питания асинхронных двигателей ЭПС (рис. ). Схема содержит:
- ВУ, питающуюся от контактной сети однофазного тока;
- АИН;
- коммутирующее устройство КУ (СкLк);
- подзарядное устройство ПУ;
- СУ тиристорами инвертора;
- выходной Г-образный фильтр.
Автономный инвертор напряжения АИН с двухступенчатой емкостной коммутацией обеспечивает преобразование выпрямленного тока в трехфазный переменный ток с регулируемой в широких пределах частотой. Во время пуска АД необходима минимальная частота 1-2 Гц, которая затем повышается в зависимости от необходимой скорости движения ЭПС. Одновременно с частотой регулируется U2 с учетом потребляемой двигателями допускаемой мощности. Максимальная частота должна соответствовать допустимой скорости движения ЭПС и не превышать 150-200 Гц.
Основные тиристоры инвертора VS1 – VS6 соединены по трехфазной мостовой схеме. Такое же соединение имеют коммутирующие тиристоры VS1к – VS6к и обратные диоды VD1 – VD6.
Коммутирующее устройство КУ (СкLк) обеспечивает емкостную коммутацию токов в основных тиристорах. Дополнительно для обеспечения коммутации служат тиристоры VS7к и VS8к.
Коммутация осуществляется через 1/6 периода регулируемой частоты под действием СУ поочередно у тиристоров катодной и анодной группы.
Предельная продолжительность периода пропускания тока каждым тиристором (с учетом мгновенной коммутации) не может превышать ½ периода регулируемой частоты. В каждый момент времени с учетом коммутации могут быть открыты три тиристора: два анодной и один катодной группы или два катодной и один тиристор анодной группы.
Как видно из схемы (рис. ) коммутирующий конденсатор Ск не входит в цепь фаз инвертора и по этому признаку такие инверторы называются инверторами с отделенной емкостью.
После каждой коммутации происходит небольшой разряд конденсатора Ск, который подзаряжается с использованием ПУ.
Управление у рассматриваемого АИН двухоперационное:
- первая операция – открытие очередного тиристора путем подачи на его управляющий вывод положительного импульса тока управления;
- вторая операция – запирание этого тиристора через регулируемый интервал времени (меньше половины периода τ < Т/2).
Рассмотренные АИН различаются также числом коммутирующих устройств (в нашем случае КУ – одно). Возможны варианты с несколькими КУ.