10.Расчет параметров и выбор элементов тиристорных преобразователей.

11. Непосредственные преобразователи частоты, их принцип действия, классификация, основные параметры.

15. Способы регулирования выходного напряжения трехфазных аин.

Способы изменения амплитуды выходного напряжения:

1) Изменение U_п (использование управляемых выпрямителей на входе АИН).

2) Широтно-импульсная регуляция (ШИР) – способ регулирования, при котором для изменения среднего значения напряжения изменяют длительность замкнутого состояния тиристора τ = var при T = const.

На середине интервала работы каждого ключа производится переключение на противоположное. Если продолжительность включения , то на выходе 0 (это самой простой вариант).

Способы ШИР могут различаться числом, расположением, длительностью моментов переключения и т.д.

Разновидностью ШИР является широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Она используется для уменьшения амплитуды низкочастотных гармоник (особенно опасными являются гармоники k = 5, 7, 11, 13).

Как ШИР, так и ШИМ различают двух видов:

– однополярные;

– двухполярные;

При однополярном ШИМ (ШИР) на каждой полуволне выпрямленного напряжения используются импульсы только одной полярности (через импульсы и паузы).

При двуполярном на каждой полуволне используются как положительные, так и отрицательные импульсы.

В некоторых вариантах двухполярного ШИМ (ШИР) используются импульсы двух полярностей без нулевых пауз.

16. Автономные инверторы тока (аит), их особенности.

Инверторами тока называются автономные инверторы, которые связаны с источником питания через сглаживающий дроссель, так что вентили инвертора переключают ток. Форма напряжения – функция формы тока. В качестве вентилей в инверторах тока используются однооперационные тиристоры. Для коммутации тиристоров параллельно нагрузке обычно подключается коммутирующий конденсатор. По способу подключения конденсатора к нагрузке такие инверторы называются параллельными.

На рис. а приведена схема однофазного мостового параллельного инвертора тока. Из-за большой индуктивности сглаживающего дросселя L_d входной ток инвертора i_d (ток источника E) будем считать идеально сглаженным. При включении V1 и V4 с помощью импульсов от системы управления образуется контур протекания тока E_d - L_d - V1 - R_н - V4 - – E_d. Направление тока в диагонали моста i показано на рисунке. При включении V2 и V3 ток изменяет свое направление. Входной ток инвертора i_d благодаря периодическому переключению, осуществляемому тиристорами, превращается в диагонали моста в переменный ток прямоугольной формы (рис. б).

При активной нагрузке R_н напряжение на конденсаторе u_C = u_н в силу постоянства тока i = I_d изменяется по экспоненте с постоянной времени τ = R_нC и к концу интервала, когда открыты тиристоры V1 и V4, имеет полярность, указанную на рис. а. В момент t₂ сигнал управления подается на управляющие электроды V2 и V3. При их отпирании коммутирующий конденсатор C оказывается подключенным параллельно к обоим ранее проводившим тока тиристорам V1 и V4. Полярность напряжения на конденсаторе такова, что напряжение на вентилях при этом оказывается обратным, ток через V1 и V4 прекращается, и тиристоры восстанавливают свои запирающие свойства. При t > t₃ напряжение между анодом и катодом вентилей u_a из-за перезаряда конденсатора снова становится положительным.

При t = t₄ снова происходит включения V1 и V4 и выключение V2 и V3. В данной схеме имеет место одноступенчатая коммутация тока, когда ток с одного силового тиристора сразу переводится на другой.

Форма и величина выходного напряжения инвертора и время запирания тиристоров зависят от режима инвертора, определяемого постоянной времени τ. Чем больше τ, тем медленнее изменяется напряжение на нагрузке, закон его изменения приближается к линейному, а форма напряжения u_н приближается к треугольной. Напряжение на диагонали моста u_d в любой момент времени равно напряжению на закрытом вентиле. При работе вентиля V2 u_d = u_a1, то есть напряжению на вентиле V1, а при открытом тиристоре V4 u_d = u_a3.

Среднее значение u_d при пренебрежении потерями в дросселе равно E. Учитывая, что u_d = u_a, имеем:

П ри увеличении τ (например, при росте R_н) происходит увеличение отрицательной площадки кривой u_a (штриховая линия, рисунок б) и, в силу того, что E_d = const, наблюдается рост положительной площадки и увеличение напряжения на нагрузке u_н. Поэтому внешняя характеристика u_н = f (I_н) инвертора тока является крутопадающей.

коэффициент нагрузки.

Достоинства АИТ:

• Использование обычных тиристоров с искусственной коммутацией, что снижает стоимость прибора.

• Возможность обратного преобразования энергии без изменения направления входного тока I_d.

• Сравнительно хорошая форма кривой выходного напряжения.

• Легкость рекуперации энергии в сеть (достаточно нереверсивного тиристорного преобразователя).

• Безаварийность режима короткого замыкания по выходу.

Недостатки АИТ:

• Сильная зависимость напряжения на нагрузке от нагрузки (падающая внешняя характеристика).

• Зависимость величины и формы кривой выходного напряжения от частоты, что ограничивает рабочий диапазон частот АИТ.

• При создании инверторов тока с переменной выходной частотой возникают трудности при работе на низких частотах, т.к. с понижением частоты необходимо увеличивать емкость коммутирующих конденсаторов.

• Коммутационные перенапряжения на тиристорах АИТ (при наличии индуктивности в нагрузке).