Материал: Лекции_АИ_АИН_28

Длительность этих узких импульсов полностью определяется постоянной

времени нагрузки Lн .

Rн

Длительность проводящего состояния каждого тиристора: .

В интервале времени (0 < < ; < < + ) все четыре тиристора закрыты, протекание тока обеспечивается только диодами. Изменение соотношения активной и индуктивной составляющих нагрузки может привести к уменьшению паузы, при которой напряжение на нагрузке равно нулю, и, следовательно, увеличению ширины дополнительного узкого импульса. При каком-то соотношении может наступить момент, когда пауза вовсе исчезнет, то есть 0 , а проводимость λ= 180 , и мы перейдем к случаю нерегулируемого инвертора напряжения.

Действующее значение напряжения на нагрузке будет определяться по

формуле: н = √ .

Анализ гармонического состава выходного напряжения позволяет записать выражение, определяющее амплитуду -ой гармоники напряжения нагрузки, как:

4н( ) = sin 2

Из формул видно, что выходное напряжение зависит от величины напряжения источника Ud и от величины угла управления α, оно фактически сформировано с учетом вида нагрузки.

1.2. Работа ОМАИН с выходным напряжением независящем от параметров нагрузки.

Алгоритм управления однофазного мостового АИН, представленного на рис.1.а состоит в следующем.

В этом случае формирование выходного напряжения, независящего от параметров нагрузки, обеспечивается подачей управляющих импульсов таким

образом, чтобы в определенное время, равное α, одновременно оказались открытыми два тиристора одной группы: VS1 и VS3 или VS4 и VS2. При этом

VS2 и VS3, VS4 и VS1 никогда не могут работать одновременно (вместе), так как такое подключение приводит к аварийной ситуации, а именно, к

короткому замыканию источника.

Временные диаграммы, иллюстрирующие работу однофазного мостового АИН с выходным напряжением независящим от параметров нагрузки, представлены на рисунке 4.

Рис.4. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу ОМАИН с выходным напряжением независящим от параметров нагрузки.

Выходное напряжение инвертора носит прямоугольный характер и является периодической, прямоугольной, знакопеременной, нечетной

функцией. Разложение функции напряжения инвертора в ряд Фурье, можно

записать:

Амплитуда -ой гармоники напряжения нагрузки для этого режима работы ОМАИН:

4н( ) = sin 2

Из формулы видно, что выходное напряжение инвертора или напряжение нагрузки зависит только от напряжения источника питания и угла управления и полностью не зависит от параметров нагрузки ( н и н).

Увеличивая угол , то есть фазовый сдвиг между импульсами управления двух полумостов, можно регулировать выходное напряжение.

1.3.Работа трехфазного мостового автономного инвертора

напряжения

Трехфазный АИН является наиболее часто используемым, в

особенности в частотно-регулируемом электроприводе. Он позволяет включать выходную нагрузку как треугольником, так и звездой. Часто в качестве нагрузки выступают первичные обмотки трансформатора.

Выходное напряжение также, как и в случае с однофазным АИН, может быть сформировано либо постоянным, зависящим только от величины напряжения источника, либо регулируемым с различными длительностями проводящего состояния силовых вентилей (с использованием ШИМ или с использованием специальных дополнительных устройств).

Принципиальная схема трехфазного мостового АИН представлена на рисунке 5. Она содержит шесть полностью управляемых тиристоров VS1 -VS6,

включенных в каждое плечо инвертора, и шесть диодов VD1 –VD6,

включенных встречно-параллельно соответствующим тиристорам.

Предполагается, что нагрузка соединена звездой, схема симметричная и, соответственно: Z A Z B ZC .

Рис.5 Принципиальная схема трехфазного мостового АИН Алгоритм управлениями тиристорами для всех различных

длительностей проводящего состояния одинаков и заключается в следующем:

- тиристоры в каждой группе (анодной или катодной) отпираются поочередно со сдвигом по фазе относительно друг друга на 120

электрических градусов (например, VS1 ,VS3 , VS5 - тиристоры анодной группы);

- тиристоры одной фазы (плеча) АИН отпираются со сдвигом по фазе относительно друг друга на 180 электрических градусов (например, VS1 и

VS4).

При соединении нагрузки звездой каждая её фаза включена параллельно с другой фазой и последовательно с третьей. Например, как показано на рисунке 6, при подключении тиристора VS3, при уже работающем тиристоре

VS1 этой же группы, нагрузка фазы A (zA) и нагрузка фазы B (zB) параллельны,

а нагрузка фазы C(zC) (работает тиристор VS2) последовательна к ним. Из рис.6

видно, что фазные напряжения = = 13 , а фазное напряжение

= 23 .

Рис.6 Эквивалентная схема работы АИН при включении тиристоров VS1, VS2 ,VS3 .

На рисунке 7 приведены временные диаграммы трехфазного мостового АИН при = 1800.

Рис.7 Временные диаграммы трехфазного мостового АИН при = 1800