Раздел: Документация
0 ... 24 25 26 27 28 29 30 ... 87 Первая гармоника линейного напряжения «л, =Ящэл0 (см. рис. 4.3) имеет амплитуду, равную U„mi ~ (l,\)Ud. Амплитуда первой гармоники напряжения фазы составляет С/фт, ~ (0,637) Ud. Если бы автономный инвертор питался от источника постоянного напряжения (выпрямителя), обладающего двухсторонней проводимостью, то при уменьшении частоты на выходе преобразователя или при увеличении скорости двигателя до значения, большего скорости идеального холостого хода в результате действия активного момента на валу, двигатель переходил бы в режим рекуперативного торможения. Если выпрямитель выполняется как нереверсивный, то он не пропускает поток мощности от двигателя в сеть. Поэтому для обеспечения режима торможения в схеме предусмотрен тормозной резистор Rx (см. рис. 4.1). При возникновении условий для тормозного режима двигателя электронный ключ Кт замыкается и энергия торможения рассеивается в тормозном резисторе. Несинусоидальность выходного напряжения приводит к несинусоидальному характеру тока в статорных обмотках и пульсациям момента двигателя. Эти пульсации особенно сильно проявля-j ются при пониженной частоте и небольшом моменте инерции механизма, который приводится в движение приводом. Тогда они вызывают неравномерность вращения двигателя, а иногда и возникновение шагового режима, когда двигатель вращается с остановками. Таким образом, несинусоидальный характер напряжения на выходе выпрямителя накладывает ограничение на возможный диапазон регулирования скорости привода. Кроме того, наличие высших гармоник в кривой тока статора вызывает увеличение потерь энергии по сравнению со случаем питания двигателя синусоидальным напряжением. Поэтому в последнее время получили наибольшее распространение преобразователи частоты со звеном постоянного тока, в которых форма тока статора, близкая к синусоидальной, достигается применением инверторов с ши-ротно-импульсной модуляцией (ШИМ). 4.2. Преобразователь частоты с автономным инвертором напряжения и широтно-импульсной модуляцией Наиболее распространенным типом преобразователя частоты с ШИМ является преобразователь с неуправляемым выпрямителем напряжения в звене постоянного тока. При этом напряжение на входе инвертора не меняется, а регулирование выходного напряжения осуществляется методом широтно-импульсной модуляции. Такие выпрямители выпускаются рядом электротехнических фирм с начала 90-х годов XX в., когда производители мощных полупроводниковых приборов освоили выпуск биполярных транзисторов с изолированным затвором IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). IGBT представляют собой p-n- /j-транзистор, управляемый через высоковольтный л-канальный полевой транзистор. При необходимости используется параллельное соединение транзисторов или гибридные модули. К достоинствам IGBT относятся: высокая допустимая плотность тока; управление напряжением, как у МОП-транзисторов; практически прямоугольная область безопасной работы, исключающая необходимость формирования траектории переключения, низкие потери в импульсном режиме. Перечисленные качества обусловили широкое применение IGBT в современных преобразователях с ШИМ. Принцип ШИМ проще всего пояснить на примере однофазного инвертора, получающего питание от источника постоянного напряжения со средней точкой, структура которого показана на рис. 4.4. Активно-индуктивная нагрузка ZH включена между средней точкой источника питания и точкой соединения электронных ключей 1 и 2, каждый из которых включает в себя транзистор, работающий в ключевом режиме и диод обратного тока. Система управления транзисторными ключами содержит в своем составе нуль-орган (НО) и формирователи Ф1 и Ф2. На входе нуль-органа сравниваются задающий сигнал и (здесь и далее индексом «звездочка» отмечены задающие сигналы) и пилообразное опорное напряжение иоп. 0,5 Ud  Ф1 НО /HLC Ф2 Z„ Рис. 4.4. Структура однофазного инвертора с широтно-импульсной модуляцией  аб Рис. 4.5. Характеристики передаточного коэффициента инвертора: а - напряжения опорное и задания; б - регулировочная характеристика инвертора Г Если и >иоп, т.е. разность (ы*-«оп) положительна, то сигнал на выходе нуль-органа положителен и на выходе формирователя Ф1 существует положительный сигнал /]*, замыкающий ключ 1, т.е. открывающий соответствующий транзистор. К нагрузке оказывается приложенным напряжение 0,5 Ud, у которого слева «плюс», а справа - «минус» и которое будем считать положительным. При отрицательной разности («*-«0п) замыкается ключ 2 и напряжение на нагрузке становится отрицательным и равным -0,5 Ud. На рис. 4.5, а показаны симметричное пилообразное опорное напряжение с максимальным значением Uonm и напряжение задания и , которое предполагается постоянным в течение периода Тшим опорного напряжения. В нижней части рисунка приведены состояния сигналов /,* и /2* и форма напряжения на выходе инвертора и. Среднее значение напряжения на выходе определяется следующим образом: 17=0,5Е/,(1-2Г2/Гшим); Тшим -71+72- /шим, где 71, Т2 - интервалы замкнутого состояния ключей 1 и 2 соответственно; Тшнм - период широтно-импульсной модуляции, с; /шим - частота ШИМ, Гц. 0 ... 24 25 26 27 28 29 30 ... 87
|
