СИСТЕМЫ ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННО-РЕАКТИВНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Инверторы

Основным звеном рассматриваемых в пятой главе транзистор­ных систем частотного управления является инвертор, преобразую - ; щий постоянное напряжение на его входных зажимах в переменное, частота которого определяется частотой открытия его транзисторов.

Наиболее распространенными схемами инверторов на транзисто­рах являются однофазный мостовой и трехфазный мостовой инвер­торы [Л. 33, 34].

Однофазный мостовой инвертор

Однофазный инвертор (рис. 14) составлен из четырех транзи­сторов Ті—Ті, собранных по мостовой схеме. К одной диагонали этого моста присоединен источник постоянного напряжения Е,

к другой — активно-индуктив­ная (R, L) нагрузка. Парал­іч лельно каждому транзистору

Г п присоединен неуправляемый

вентиль (вентили Д— Да), на­правление проводимости кото­рого противоположно основно­му направлению проводимости транзистора. Диаграмма уп­равления транзисторами при - [дг ведена на рис. 15. Нарис. 15, а

показана форма тока управ-

S ЛЄНИЯ ^у(їуі, /у2, іуз, Іу4).

В течение одного полупе - Рис. 14. Принципиальная схема одно - риода частоты напряжения

фазного мостового инвертора. управления открыты транзис­

торы Т1 и Т2, в течение дру­гого— Гз и Та и т. д. Принимая, что транзисторы являются идеаль­ными ключами, а внутреннее сопротивление источника напряжения равно нулю, нетрудно установить, что к зажимам нагрузки прило­жено переменное напряжение UB прямоугольной формы (рис. 15, б). Амплитуда этого напряжения равна напряжению источника по­стоянного напряжения Е, а частота f определяется частотой пере­ключения транзисторов.

для тока следует, что форма кривой перемен­ного тока (рис. 15, в) зависит от постоянной времени цепи нагрузки

и изменяется с изменением частоты напряжения управления тран­зисторами. Эффективное значение тока в нагрузке

Сопоставляя формы кривой напряжения на нагрузке и тока в ее цепи, нетрудно установить, что в промежутке времени от мо­мента t=О, когда изменяется знак напряжения на нагрузке (мо­мент закрытия транзисторов Т3, Тц и открытия Ть Гг), до момента времени t=t0, когда ток в нагрузке проходит через нуль, ток в цепи нагрузки сохраняет свое направление (см. рис. 15,в). При этом ток нагрузки ’может замкнуться через вновь открытые тран­зисторы Тх и Т2, которые оказываются в инверсном включении. Так как коэффициент усиления транзисторов в инверсном включении существенно ниже, чем в прямом, то их рабочие точки выходят в активную область. Последнее существенно увеличивает потери в транзисторах. Наличие же шунтирующих диодов обеспечивает работу транзисторов в ключевом режиме.

Формы кривых токов is, /е, І7, к, протекающих через неуправ­ляемые вентили, приведены на рис. 15, г, а токов ц, іі, і3, ц, проте­кающих через траншсторы,— на рис. 15, д. На рис. 15, е по­казана форма тока ів в цепи источника постоянного напряжения, а на ірис. 15, ж — форма напряжения. UL на индуктивности на­грузки.

Как следует из кривой тока tB, в промежутках времени от /=0 до t=t0 ток в цепи источника постоянного напряжения Е ме­няет свое направление. Естественно, если внутреннее сопротивле­ние источника с двусторонней проводимостью равно нулю, измене­ние направления тока не сказывается на работе инвертора. Однако практически питание такого инвертора производится обычно от вы­прямителя, питаемого от сети переменного тока. В последнем слу­чае из-за отсутствия пути для пропуска реактивного тока, обуслов­ленного запасенной в нагрузке электромагнитной энергией, могут возникнуть существенные перенапряжения на транзисторах. Для избежания таких явлений на зажимах источника устанавливается конденсатор С (на рис. 14 показан пунктиром), через который и замыкается этот ток.

(119)

Естественно, для получения трехфазной системы напряжений можно использовать три однофазных инвертора, управляемых со сдвигом 120° эл. относительно друг друга. В этом случае линейные напряжения на зажимах двигателя имеют прямоугольную форму и сдвинуты во времени относительно друг друга на 120° эл.

Учитывая, что при разложении в ряд Фурье в кривой пере­менного напряжения на нагрузке (обмотках двигателя

содержатся все нечетные гармоники, в том числе и все гармоники, кратные трем, обмотки СРД целесообразно включить в звезду без нулевого провода. Такое соединение позволяет исключить протека­ние в обмотках двигателя токов от воздействия гармонических напряжения, кратных трем, и снизить потери в двигателе.

Кроме того, при частотном управлении скоростью вращения двигателя переменного тока необходимо изменять величину прило­женного к его статорным обмоткам напряжения по определеннойзависимости от частоты (см. гл. 1). Для выполнения этого условия величина напряжения на выходе инвертора должна изменяться в соответствии с изменением частоты с помощью устройств управ­ления напряжением инвертора.