Методы управления автономными инверторами.

10.ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ (НПЧ).Преобразователями частоты называют устройства для преобразования переменного напряжения одной частоты в переменное напряжение другой частоты. Такие устройства однокаскадного преобразования частоты получили название пробразователей частоты с непосредственной связью.

Преобразователи частоты с непосредственной связью подразделяются на два класса

• преобразователи на вентилях с неполным управлением (тиристорах)с отстающим фазовым регулированием и формированием кривой выходного напряжения;

• преобразователи на вентилях с полным управлением (транзисторы, двухоперационные тиристоры). Эти преобразователи в зависимости от способа формирования кривой выходного напряжения подразделяются на преобразователи с однократной модуляцией (циклическое управление), с широтно импульсным управлением энергообменомреактивных накопительных элементов, с широтно-импульсной модуляцией в неявном звене постоянного тока (напряжения).

Основу любого преобразователя частоты с непосредственной связью составляет реверсивный выпрямитель, так как питается он от источника переменного напряжения и обладает способностью работать с любым (из четырех возможных) сочетанием полярностей выходного напряжения и тока, периодическое чередование которых присуще переменному току (два сочетания с совпадающими полярностями напряжения и тока и два с противоположными полярностями, обусловленными сдвигом тока по фазе по отношению к напряжению). В результате рабочая точка, соответствующая текущим значениям переменного напряжения и тока, на внешних характеристиках реверсивного вентильного преобразователя. части 1, как бы периодически перемещается по всем четырем квадрантам в порядке: 1-4-3-2-1 при отстающем токе и 1-2-3-4-1 квадранты при опережающем токе, как это явствует из рис. 4.0.1,а,бсоответственно, где цифрами размечены интервалы пребывания текущего электрического режима в соответствующих квадрантах.

Схема непосредственного преобразователя частоты трехфазного входного напряжения в трехфазное выходное напряжение с нагрузкой, соединенной в звезду. еверсивные выпрямители, образующие отдельные фазы преобразователя частоты, выполнены по трехфазным нулевым (однополупериодным) схемам. Уравнительные реакторы, присутствовавшие в реверсивном выпрямителе по схеме рис. 3.12.1 части 1, могут быть исключены из схемы. Это становится возможным, как будет видно из нижеприведенных временных диаграммработы преобразователя на рис. 4.1.2, при использовании алгоритма раздельного управления вентильными комплектами, входящими в состав реверсивных выпрямителей. При этом управлении импульсы управления на тиристоры подаются только на тот вентильный комплект в составе реверсивного выпрямителя, который в данный момент обеспечивает протекание в нагрузке тока определенного направления. В результате контур уравнительного тока оказывается разомкнутым и этот ток между вентильными комплектами становится невозможен.

Регулировочная характеристика непосредственного преобразователя частотына идеальных элементах определяет зависимость действующего значения первой гармоники выходного напряжения фазы преобразователя в долях предельно возможной величины действующего значения выходного напряжения от относительной величины амплитуды модулирующегонапряжения (по отношению к амплитуде опорного напряжения, см. рис. 6.2.6 главы 6)и при арккосинусоидальном законе управления в соответствии с (4.1.2)

имеет вид

где М – глубина модуляции (угла α относительно значения α = 90о), управляемая регулированием амплитуды модулирующего напряжения Uм, а Uвых.(1)предельное значение действующего значения первой гармоники выходного напряжения при М = 1, равноеUd0 .

Здесь величина выходного напряжения прямо пропорциональна глубинемодуляции, а частота выходного напряжения равна частоте модулирующего напряжения.

Внешняя характеристика непосредственного преобразователя частотыопределяет зависимость действующего значения первой гармоники выходного напряжения преобразователя от действующего значения первой гармоники выходного тока преобразователя при постоянной глубине модуляциии наборе фиксированных значений коэффициентов сдвига первой гармоник ивыходного тока относительно первой гармоники выходного напряженияcosϕ(1), т.е. Uвых (1) = f Iвых(1) при М = const и cosϕ(1) как параметре.

Для нахождения уравнения внешней характеристики преобразователя используем схему замещения выпрямителя по гладкой составляющей (рис. 3.1.7 части 1), а нагрузку преобразователя представим заданным источником тока синусоидальной формы, в результате схема замещения одной фазы преобразователя частоты с реальным входным трансформатором получим вид, показанный на рис. 4.1.5. Уравнение для мгновенного значения первой гармоники выходного напряжения преобразователя uвых(1) = uвых.ид.(1) − Rвнiвых(1)