Основные параметры, характеризующие работу зависимых инверторов

 

Зависимый инвертор преобразует электрическую энергию постоянного тока в электрическую энергию переменного тока. Любой управляемый выпрямитель может быть переведен в режим инвертирования. Так, если выход управляемого выпрямителя подключен к якорю электрической машины постоянного тока, работающей в двигательном режиме, то для перевода выпрямителя в режим инвертирования необходимо изменить величину и полярность ЭДС машины E_d и напряжения преобразо­вателя U_d так, чтобы E_d > U_d, а ток цепи постоянного тока сохранил бы свое неизменное на­правление. Электрическая машина должна быть переведена в генераторный режим. Для этого необходимо к валу этой машины подвести механическую энергию от внешнего источника механической энергии (постороннего двигателя). Полупроводниковый преобразователь переходит в режим приемника электрической энергии. Электрическая энергия переменного тока, вырабатываемая зависимым инвертором, передается в сеть переменного тока, в которой кроме потребителей электрической энергии содержатся и генераторы. Поэтому величина и частота напряжения переменного тока зависимого инвертора определяется параметрами сети переменного тока, к которой подключен выход зависимого инвертора.

Действующее значение тока цепи переменного тока зависимого инвертора можно рассчитать, воспользовавшись коэффициентом (I ₂/ I _d), приведенным в

таблице 1 для заданной схемы преобразователя:

I ₂=(I ₂/ I_d) I_{d N}. (65)

Выражение внешней характеристики зависимого инвертора

U_d = U_{d 0}cosβ + Δ U_x +Δ U _Rф + Δ U_{L ф}+Δ U _в.пр (66)

Здесь ∆ U_х, ∆ U _Rф, ∆ U_{L ф}, ∆ U _в.пр - падения напряжения на элементах схемы (см. формулы (11), (12), (13)).

Угол β – это угол сопряженный с углом α:

β=180^о – α или α=180^о- β. (67)

После подстановки значений ∆ U_х, ∆ U_{R ф}, ∆ U_{L ф}, ∆ U _в.пр в формулу (66), получим:

, (68)

где U_d = E_d – напряжение источника постоянного тока;

U_{d 0}= k _сх U _ф2N – напряжение цепи постоянного тока при работе в выпрямительном режиме с углом регулирования α=0.

I_d – ток, потребляемый инвертором от источника постоянного тока:

(69)

Обозначим

где R _сх- эквивалентное сопротивление схемы.

Тогда внешняя характеристика зависимого инвертора принимает вид

U_d = E_d = U_{d 0}cosβ+ I_dR _сх+ k _тΔ U _в.пр. (70)

Нетрудно видеть, что для увеличения тока I_d, а значит и для увеличения инвертируемой мощности, необходимо:

– увеличивать напряжение источника постоянного тока (U_d = E_d) (при постоянном угле β) или уменьшать угол β (при постоянном напряжении источника постоянного тока).

Внешние характеристика U_d = f (I_d) для выпрямительного (0<α<90^o) и инверторного (90^о<α<180^o) режимов приведена на рис.8.

Важным параметром, определяющим устойчивость работы зависимого инвертора, является угол δ_з. На интервале, определяемым углом δ_з, к выключаемому тиристору приложению отрицательное напряжение.

Для устойчивой работы инвертора необходимо, чтобы угол δ_з превышал угол, необходимый для восстановления запирающих свойств тиристора, который при частоте 50 Гц находится в пределах

где t _q– время, необходимое для восстановления управляющих свойств тиристора.

Т _с=1/ f _c. При f _c=50 Гц Т _с=0,02с.

Угол δ_з зависит от угла β и угла коммутации γ:

δ_з= β- γ,

где (71)

При режиме инвертирования 90^о<α<180^o cosα= -cos β и выражение (71) приобретает вид:

(72)

Зависимость противо ЭДС инвертора U_d от допустимого инвертируемого тока I_d при δ_з=const называют ограничительной характеристикой, выражение которой

(73) Ограничительная характеристика приведена на рис. 8.

Коэффициент мощности зависимого инвертора рассчитывается по такой же формуле, что и для управляемого выпрямителя

С учетом того, что α=π-β для зависимого инвертора

(74)

При непрерывном характере тока цепи постоянного тока зависимого инвертора коэффициент искажения можно принять постоянным и равным 0,955. С учетом этого коэффициент мощности зависимого инвертора можно рассчитать по формуле:

(75)

 

 

Рис.8. Внешние характеристики выпрямителя и зависимого инвертора