Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Гармонический анализ формы кривой выходного напряжения инвертора с ШИМ 12
1.1. Синусоидальная ШИМ при симметричном двухполярном треугольном напряжении высокой частоты 14
1.2. Аналитическая связь между выражениями для напряжений при однополярной и двух- полярной ШИМ 40
Выводы 42
Глава 2. Статические характеристики асинхронного электродвигателя при питании от инвертора с синусоидальной ШИМ 44
Выводы 64
Глава 3. Исследование режимов работы асинхронного электропривода при питании его от преобразователя частоты с синусоидальной ШИМ . 65
3.1. Приведение выражений для выходного напряжения инвертора с синусоидальной ШИМ к виду, удобному для решения динамических задач 66
3.2. Исследование динамических режимов асинхронного электропривода при различных фиксированных отношениях несущей частоты к частоте модуляции 70
3.3. Исследование влияния закона изменения отношения несущей частоты к частоте модуляции на динамические режимы работы асинхронного электропривода 74
3.4. Динамические режимы работы АД при питании от инвертора с синусоидальной ШИМ с учетом параметров силового фильтра и гармоник выпрямленного напряжения 84
3.5. Исследование замкнутой системы автоматического регулирования асинхронного электропривода с инвертором с синусоидальной ШИМ 102
Выводы 112
Глава 4. ОТ с синусоидальной ШИМ в приводе станка-качалки ІУ 114
4.1. Выбор приводного АД станка-качалки при питании его от ТШ с ШИМ 114
4.2. Зависимость момента АД от частоты тока статора 122
4.3. Потери в частотно-регулируемом АД привода станка-качалки ГУ 125
4.4. Расчет энергетических затрат при частотно-регулируемом электроприводе станка-качалки ГУ . 130
4.5. Разработка и создание опытно-промышленного образца частотно-управляемого асинхронного электропривода станка-качалки ГУ 138
4.6. Разработка и описание схемы управления 3-х фазного инвертора с синусоидальной
І1ММ 143
4.7. Экспериментальные исследования частотно- регулируемого АД станка-качалки ІУ в нефтепромысловых условиях 163
Выводы 168
Заключение 170
- Синусоидальная ШИМ при симметричном двухполярном треугольном напряжении высокой частоты
- Приведение выражений для выходного напряжения инвертора с синусоидальной ШИМ к виду, удобному для решения динамических задач
- Динамические режимы работы АД при питании от инвертора с синусоидальной ШИМ с учетом параметров силового фильтра и гармоник выпрямленного напряжения
- Выбор приводного АД станка-качалки при питании его от ТШ с ШИМ
Введение к работе
Значение нефти и газа в народном хозяйстве страны возрастает с каждым годом. Именно поэтому партия и правительство уделяют большое внимание быстрому развитию добычи нефти и газа. В решениях ХХУІ съезда КПСС предусматривается довести добычу нефти (с газовым конденсатом) в 1985 году в объеме 620-645 млн. тонн. В 1985 году намечено довести удельный вес добычи нефти на комплексно-автоматизированных промыслах до 85-90 процентов. Необходимо снизить трудовые затраты на обслуживание одной скважины на 15-18 процентов.
Помимо ввода в промышленную разработку новых месторождений намечены значительное повышение эффективности разработок старых месторождений и стабилизация уровня добычи нефти на длительно разрабатываемых площадях. Значительно должна быть улучшена работа над действующим фондом скважин.
Одним из основных способов нефтедобычи является насосная эксплуатация нефтяных скважин. В настоящее время у нас в стране эксплуатируются свыше 65 тысяч нефтяных скважин и в простое находятся несколько тысяч.
В качестве электропривода станков-качалок глубиннонасос-ных установок ГУ используются АД мощностью 1,7 * 55 кВт. Эти электродвигатели получили широкое распространение благодаря простоте устройства и несложности обслуживания. В тоже время АД обладают существеиными недостатками: большими пусковыми токами и сравнительно малыми пусковыми моментами. После длительной остановки насоса пуск в работу АД происходит в особо тяжелых
условиях из-за наличия большого момента трения всей системы. Величина момента трения достигает большой величины, особенно при эксплуатации пластов, сложенных рыхлыми, слабо сцементированными породами (особенно песками). В этом случае приза-бойная зона разрушается интенсивнее, часто образуются пробки. Нормальная эксплуатация скважины возобновляется лишь после очистки забоя от скопленного песка (пробки). Наиболее интенсивное поступление песка из пласта в скважину происходит в первые часы и сутки после пуска скважины в работу.
Следует отметить, что технология изготовления и качество глубинных насосов непрерывно улучшались и совершенствовались. Несмотря на определенные достижения в этой области, срок службы глубинных насосов почти не увеличивается. Основной причиной отсутствия роста службы глубинных насосов является непрерывное ухудшение условий их эксплуатации: увеличение глубины спуска насосов, форсирование отбора жидкости и связанное с этим возрастание скоростей откачки, а также пескообразования в скважинах. Поэтому важное значение приобретают возможные мероприятия эксплуатационного характера, позволяющие продлить срок службы насосов и уменьшить потери отбора жидкости из скважин, связанные с износом насосов.
Одним из таких мероприятий является использование запаса производительности ІУ. Сущность этого метода заключается в том, что производительность ГУ, превышающая дебит скважины, предусмотренный технологическим режимом, используется для компенсации утечек жидкости через зазор плунжерной пары насоса, увеличивающихся по мере его износа. Как показывает опыт, благодаря применению этого метода заметно уменьшаются потери
отбора жидкости, связанные с износом плунжерной пары, и увеличивается время пребывания насоса в скважине, что увеличивает межремонтный период насоса [^>^7J.
При добыче нефти из обводненных пластов применяется метод форсированного отбора жидкости. Постепенное плавное увеличение отбора жидкости увеличивает эффект этого метода.
При введении новых скважин и дальнейшей их эксплуатации требуется проведение систематических исследований с целью определения оптимальных режимов работы ГУ.
Все вышеуказанные задачи могут быть наилучшим образом разрешены путем применения регулируемого электропривода ГУ.
В настоящее время режим работы штанговых ГУ регулируется изменением длины хода плунжера насоса путем перестановки пальцев на кривошипе или же изменением числа ходов при помощи сменных шкивов на валу приводного электродвигателя. Необходимость остановки станка-качалки для осуществления указанных операций приводит к потере добычи нефти. Иногда при длительных остановках станка-качалки образуются песчанные пробки, заклинивание плунжера и другие неполадки, требующие дополнительных ремонтных работ. Следует отметить, что при изменении хода плунжера нарушается уравновешенность станка-качалки, для восстановления которой необходимы дополнительные затраты времени и труда.
При применении плавного регулируемого привода станка-качалки вышеуказанные недостатки будут отсутствовать. Регулируемый привод ГУ можно создать на основе механичесіюи и электрической систем.
К механическим системам регулирования относятся быстросъем-ные шкивы и поворотные салазки, приспособления для изменения
длины хода плунжера и привод с фрикционным вариатором. Быст-росъемные шкивы, поворотные салазки и другие приспособления не нашли широкого распространения на практике вследствие своего несовершенства [47] . Фрикционные вариаторы наряду со своими общеизвестными положительными качествами имеют существенный недостаток - неравномерность износа фрикционных тел, что резко уменьшает их долговечность [32] .
Нлектрические системы регулируемых электроприводов ІУ могут быть осуществлены на постоянном и переменном токах. В настоящее время разработаны и выпускаются промышленностью тиристорные выпрямители. Тем не менее регулируемый привод ЗУ на постоянном токе не нашел применения, так как электродвигатели постоянного тока сложны и требуют к себе много внимания. На нефтепромыслах условия работы для электродвигателей являются крайне тяжелыми (взрывоопасность, загрязненность, круглосуточная работа, переменная нагрузка, открытая среда).
Исходя из характера нагрузки и условий работы регулируемый электропривод ІУ должен удовлетворять следующим основным требованиям:
Иметь надежные бесщеточные взрывобезопасные электродвигатели .
Иметь большой пусковой момент (не менее 3-х кратного значения).
Обеспечивать невысокую кратность пускового тока (не более 3-х кратного значения).
Обеспечивать плавное регулирование частоты питающего напряжения электродвигателя в пределах 1:20.
Обеспечивать синусоидальность тока электродвигателя.
Обеспечивать изменение питающего напряжения в функции частоты по любому закону.
Устранить влияния субгармонических колебании напряжения, характерных для нефтепромысловых сетей.
Иметь относительно простое управление и надежную систему электропривода.
Иметь высокие энергетические и экономические показатели.
В [77] предложено применение регулируемых асинхронных приводов со статическими преобразователями в нефтяной промышленности, при этом показаны преимущества TIH с ШИМ, который имеет высокий и практически постоянный коэффициент мощности (0,95 ) во всем диапазоне регулирования частоты вращения,что является определяющим для нефтепромысловых сетей, коэффициент мощности которых находится в пределах от 0,4 до 0,7 [32,47]. У инверторов тока и напряжения коэффициент мощности падает соответственно в ~ 10 и ~» 2,6 раза (при диапазоне изменения частоты 1:4). Возможность применения ТШ непосредственно в приводе станков-качалок ГУ указана в [43] . Таким образом, всем вышеуказанным требованиям отвечает частотно-регулируемый асинхронный электропривод на базе ШЧ с синусоидальной ШИМ.
Особые высокие экономические показатели могут быть получены при применении такого электропривода на многодебитных и среднедебитных скважинах, для плавного запуска ГУ, преодоления песчанных пробок и промысловых исследований при установлении оптимальных режимов откачки жидкости. Эти ТШ могут быть установлены на передвижных средствах. Важным преимуществом этого решения является возможность после выполнения
вышеупомянутых операций использования этой установки на другой скважине .
Существенный вклад в разработку и исследование ТПЧ с ШЙМ внесли А.С. Сандлер, Г.В. Грабовецкий, Т.А. Глазенко, В.А. Лабунцов, Е.Н. Усышкин, Г.С. Зиновьев, Ю.М. іусяцкий, I. Абрахам, К. Хейман, А. Шенинг, В. Мак-ОДурри, Б, Мокрицки и другие советские и зарубежные ученые.
Однако системы, включающие ТІН с синусоидальной ШИМ, изучены недостаточно. Отсутствие математических моделей и методов расчета динамических режимов работы частотно-регулируемого асинхронного электропривода на базе ТПЧ с синусоидальной ШИМ ограничивает возможность создания высокоэффективных электроприводов для промышленности.
Вышеуказанное определяет актуальность работы, связанной с комплексным исследованием системы "ТПЧ с синусоидальной ШИМ-АД" и разработкой указанного привода применительно к станкам-качалкам ІУ.
Целью работы являются исследование и разработка методов расчета статических (энергетических) и динамических режимов работы частотно-регулируемого асинхронного электропривода на базе ТПЧ с синусоидальной ШИМ и применение его для регулирования числа качаний станка-качалки ІУ.
Основные задачи диссертационной работы сводятся к следующему:
Гармонический анализ формы кривой выходного напряжения инвертора с синусоидальной ШИМ.
Исследование влияния несинусоидальной формы кривой напряжения инвертора с синусоидальной ШИМ на энергетические
показатели АД.
Разработка методики расчета и исследование динамических режимов АД при питании его от TIH с синусоидальной ШИМ#
Разработка методики расчета параметров силового фильтра, установленного на входе инвертора с синусоидальной ШИМ.
Исследование замкнутой САР асинхронного электропривода с инвертором с синусоидальной ШИМ.
Разработка и создание опытно-промышленного образца частотно-регулируемого асинхронного электропривода станка-качалки ІУ на базе ШЧ с синусоидальной ШИМ.
Расчет потерь в частотно-регулируемом АД привода станка-качалки ІУ.
Расчет энергетических затрат при частотно-регулируемом электроприводе станка-качалки ІУ.
Экспериментальные исследования частотно- регулируемого асинхронного электропривода станка-качалки ГУ на действующей скважине.
10. Расчет технико-экономической эффективности частотно-регулируемого асинхронного электропривода станка-качалки ГУ.
Синусоидальная ШИМ при симметричном двухполярном треугольном напряжении высокой частоты
При применении метода ШИМ в тиристорних преобразователях модуляция осуществляется путем управления интервалами проводимости силовых тиристоров. Положение на временной оси моментов начала и конца импульсов, из которых формируется кривая выходного напряжения инвертора, определяется путем сравнения двух сигналов: развертывающего, который представляет собой переменное напряжение высокой частоты, и синусоидального модулирующего напряжения. В качестве развертывающего напряжения можно применять двухполярное пилообразное напряжение и двух-полярное симметричное напряжение треугольной формы. Этот метод широко применяется в инверторной технике. Моменты переключения тиристоров соответствуют моментам времени, когда мгновенные значения модулирующего и развертывающего сигналов равны. Середины импульсов выходного напряжения размещаются по оси времени неравномерно, в зависимости от формы модулирующего сигнала.
Вопросу анализа формы кривой напряжения с синусоидальной ШИМ посвящен ряд работ советских и иностранных авторов. В работе [48] приводится аналитическое выражение для выходного напряжения трехфазного инвертора при применении пилообразного развертывающего напряжения. В работах [71,87] исследуется гармонический состав выходного напряжения трехфазного инвертора с ШИМ, применяемого для питания АД. Рассматривается система, в которой в качестве модулирующего напряжения используется синусоида, а напряжение развертывающего сигнала имеет симметричную треугольную форму. Спектр выходного напряжения инвертора с двухполярной ШИМ представлен графически в работе [87] . Он содержит основную гармонику с частотой модулирующего напряжения Я , высокочастотную составляющую с частотой развертывающего напряжения СО , а также комбинационные гармоники с частотами ( а ±29. ), ( 2сд±Я )и ( 2со±ЗЯ ). основ ная гармоника с частотой ъс и высокочастотные гармоники с частотами ( & і 2Q ) и ( 2со t Я ) создают круго-вые поля. Высокочастотные гармоники с частотами О) и ( 2СО ±ЗЯ ) создают неподвижные поля. При отсутствии нулевого провода в токе содержатся только круговые гармоники, создающие вращающееся поле. Аналитическое выражение вышеуказанного спектра представлено в работе [7l] . При этом делается вывод, что у нечетных гармоник развертывающего сигнала существуют только боковые полосы четных порядков, а у четных гармоник - только полосы нечетных порядков. Ниже будет показано, что спектр выходного напряжения инвертора, представленный в работах [71,87] , будет точно отражать реальный спектр лишь при условиях, когда = " 24 и смещения переднего и заднего фронтов импульса можно считать равными. При меньших значениях 5 24 (6=8+/2 ) в спектре выходного напряжения инвертора гармониками порядка (со± Я ), ( 2со t 20. ), а также второй гармоникой нельзя пренебре-гать, так как их амплитуды достигают существенной величины. Вторая гармоника экспериментально была обнаружена в спектре выходного напряжения инвертора [бб] . Рассмотрим вывод аналитического выражения для выходного напряжения инвертора с двухполярной синусоидальной ШИМ при условиях, когда ё б и смещения переднего и заднего фронтов импульса не равны. Для нахождения гармонического состава выходного напряжения инвертора с синусоидальной ШИМ воспользуемся методом деформации периодической последовательности прямоугольных импульсов [2б] . Первый этап решения задачи сводится к подбору деформирующих функций 7f и % и в подстановке их в тригонометрический ряд периодической последовательности прямоугольных импульсов. Второй этап решения задачи сводится к преобразованию полученного ряда В результате такого преобразования получается новый тригонометрический ряд, который и будет искомым спектром напряжения с синусоидальной ШИМ.
Приведение выражений для выходного напряжения инвертора с синусоидальной ШИМ к виду, удобному для решения динамических задач
Поэтому на низких частотах значение величины частоты несущего напряжения следует уменьшіть до такого значения, при котором потери на переключения тиристоров значительно уменьшаются, в то время как потери в двигателе увеличиваются незначительно.
Для определения рационального закона изменения 6 в функции модулирующей частоты Э были произведены расчеты электромеханических переходных процессов в асинхронном двигателе в режиме частотного пуска.
Решение этой задачи состоит из двух этапов. На первом этапе дифференциальные уравнения асинхронного электродвигателя решаются при переменной частоте питающего напряжения: где й - постоянное число, соответствующее начальной частоте питающего напряжения, $ - постоянное число, определяющее темп нарастания частоты питающего напряжения, t - текущее время в относительных единицах. Преобразователи частоты с синусоидальной ПШМ позволяют осуществлять частотный пуск асинхронного электродвигателя с нулевой частоты ( GL = 0). За время t = 140 о.е. времени частота питающего напряжения достигает заданное значение j) - 1. При этом частота изменяется по следующему закону: Второй этап решения задачи частотного пуска асинхронного электродвигателя начинается с момента времени 140 о.е. времени. Частота 5 при этом постоянна и равна единице. Начальные условия для второго этапа определяются из конечных значений переменных первого этапа. Как показал анализ расчетов электромеханических переходных процессов асинхронного электродвигателя наиболее приемлемым оказался следующий закон изменения ё г Из табл. 3.1 видно, что относительные повышения потерь в обмотках статора асинхронного электродвигателя для случаев & /2/$ и 4=46 56? отличаются незначительно, в то же время на низких частотах для случая ё =46-36г потери на переключения тиристоров значительно уменьшаются по сравнению со случаем & - №/2 . Тиристоры инвертора при этом работают в относительно легком режиме, что приводит к повышению надежности работы системы. При выборе закона изменения ё при частотном пуске важным условием является качество переходного процесса асинхронного электродвигателя. При 4 = 6 в кривых момента и токов (см. рис. 3.2, а) появляются недопустимые пульсации. С увеличением (см. рис, 3.2,б,в) амплитуды этих пульсаций заметно уменьшаются Из рис. 3.2,в,г видно, что кривые моментов и токов практически не отличаются. Из вышеуказанного следует, что для частотно-регулируемого асинхронного электропривода, питаемого от преобразователя частоты с синусоидальной ШИМ, закон изменения отношения частот несущего и модулирующего напряжений 6 ж 48-36Р является наиболее желательным. Следует отметить, что в области низких частот( 0 Р 0,5) значения величин напряжений первой гармоники и гармоник с номерами (4 і і)равны. Поэтому представляет интерес исследование электромеханических переходных процессов асинхронного электродвигателя при питании его от преобразователя частоты с синусоидальной ШИМ в указанном интервале частот. На рис. 3.3 приводятся кривые момента, тока и частоты вращения асинхронного электродвигателя в режиме частотного пуска при изменении частоты питающего напряжения 9 от О до 0,2 для двух законов изменения ( S = 24 - 12 i и & = 48 - 36 г ) при изменении частоты % по линейному закону в течение времени t = 60 о.е. Сравнительный анализ показал, что при изменении отношения частот несущего и модулирующего напряжений по закону as 48 - 36 -р при переходных процессах асинхронного электродвигателя на низких частотах также имеет место благоприятный режим (см, рис. 3.3,а). Отличительной чертой переходных процессов в асинхронном электродвигателе при питании его от источника напряжения с синусоидальной ШИМ является то, что в кривых токов и момента возникают пульсации с частотами, близкими к несущей частоте.. При уменьшении значения отношения частот несущего и модулирующего напряжений ( & - 24 -г 12-i) ) в аналогичном режиме величина пульсаций в кривых токов и момента (см. рис, 3.3,6) существенно увеличиваются, что приводит к увеличению потерь в обмотках статора электродвигателя на 6,5$. На рис. 3.4,а представлены результаты расчетов на ЦВМ "Минск-22" электромеханического переходного процесса АД типа А0-41-4 в режиме частотного пуска. На рис. 3.4,6 представлена осциллограмма частотного пуска того же электродвигателя, полученного при питании от ТШ с синусоидальной ШИМ. В обоих случаях частота питающего напряжения линейно изменялась от 0 до 30 Гц.
Динамические режимы работы АД при питании от инвертора с синусоидальной ШИМ с учетом параметров силового фильтра и гармоник выпрямленного напряжения
Наиболее полно преимущества регулируемых электроприводов, работающих в условиях изменяющейся нагрузки, могут быть реализованы лишь в замкнутых системах частотного управления (см. рис. 4.10). Для сглаживания нагрузочной диаграммы электропривода станка-качалки используется энергия маховых масс ГУ. Для этого в контуре регулирования частоты действует отрицательная обратная связь по току нагрузки, которая приводит к замедлению частоты вращения электродвигателя при росте нагрузки и увеличению частоты вращения по мере уменьшения нагрузки.
Напряжение питания электродвигателя регулируется в функции частоты (через функциональный преобразователь ФП) и нагрузки за счет действия отрицательной обратной связи по току нагрузки на регулятор напряжения, при этом уменьшаются потери и увеличивается КПД электропривода, улучшаются условия эксплуатации работы ГУ (уменьшаются отрицательные моменты на валу электродвигателей неуравновешенных станков-качалок) [43] .
Замкнутая система частотно-управляемого асинхронного электропривода станка-качалки с обратной связью по току нагрузки состоит из следующих элементов: 1. Трехфазного асинхронного электродвигателя. 2. Неуправляемого выпрямителя. 3. Силового фильтра. 4. Инвертора с синусоидальной ШИМ. 5. Датчик тока. 6. Системы управления инвертором. 7. Магнитного усилителя МУ". 8. Задатчика интенсивности. На рис. 4.II изображена принципиальная электрическая схема силовых цепей тиристорного преобразователя частоты, работающего по принципу ШИМ. ТПЧ подключается к трехфазной сети через понижающий трансформатор ТІ. Выпрямитель состоит из шести неуправляемых вентилей и собран по трехфазной мостовой схеме. Для сглаживания пульсации напряжения выпрямителя на входе трехфазного инвертора включен силовой фильтр LpCp С целью уменьшения перенапряжений, возникающих на вторичных обмотках трансформатора, применяются R С цепочки. Работа инвертора подробно описана в [19, 48, 84] , поэтому ограничимся лишь коротким описанием принципа его работы. На рис. 4.II показана принципиальная схема одной фазы мостового инвертора, где V 9 и VJ0 - рабочие тиристоры, для коммутации которых используются вспомогательные тиристоры V7 и Vd Коммутирующий контур Z-x и С к отделен от нагрузки. Это приводит к снижению габаритов L к и устраняет возможность накопления энергии. Такой инвертор экономичен за счет меньших потерь в дросселях и тиристорах. Допустим, что открыт тиристор V9 , вследствие чего вывод А нагрузки соединен с положительной шиной источника. Конденсатор С к , ранее заряженный, имеет на правой обкладке положительный потенциал. Предполагается, что ток нагрузки JH в процессе коммутации не меняется за счет индуктивности нагрузки. Для закрывания тиристора У9 импульс управления подается на вспомогательный тиристор \/7 , при этом конденсатор С/с перезаряжается через индуктивность LK и диод 1/// . Тиристор V9 запирается под действием обратного напряжения (примерно I - 2 В) и восстанавливает свои запирающие свойства, после этого импульс управления подается на тиристор V10 и он открывается. Интервал времени от момента подачи импульса управления на тиристор \/7 до момента времени открывания тиристора VI0 называется временем задержки и обозначается ЛІ в [48] . После дозаряда конденсатора 0ц тиристор \//0 закрывается. До открывания тиристора V8 напряжение на конденсаторе остается неизменным и ток нагрузки протекает через диод V/2 . Обратный перезаряд конденсатора Ск через диод V/2 происходит после подачи импульса управления на тиристор V8 , тем самым происходит подготовка конденсатора Сц к коммутации тиристора У9 Через время Atjd тиристор V9 открывается и ток нагрузки переходит с диода V/2 на тиристор У9 . %оцесс повторяется при последующем открывании тиристора V9 Отличительной чертой инвертора является его способность коммутировать большие токи нагрузки. В настоящее время разработаны специальные инверторные тиристоры серии ТЧ с малым временем выключения (tfom =s 10 мкс). Это позволяет уменьшить коммутирующий конденсатор, габариты инвертора и потери на коммутацию. Для обеспечения нормальной коммутации в переходных режимах приходится несколько завышать емкость конденсатора. Преобразователь частоты, собранный на базе этого инвертора, обладает хорошей регулировочной способностью, частота на выходе может меняться от 0 до 50 Гц и выше при практически синусоидальной форме тока в нагрузке. Выходное напряжение регулируется от 0 до максимального значения. Система управления инвертором с ШИМ несколько сложнее системы управления инвертором с поочередной коммутацией. Однако это усложнение окупается улучшением регулировочных свойств преобразователя и отсутствием схемы управления выпрямителем. Для того, чтобы регулировать выходное напряжение и частоту ITH в функции тока АД,в цепи обратной связи имеется датчик тока нагрузки (см.рис. 4.12).
Выбор приводного АД станка-качалки при питании его от ТШ с ШИМ
В качестве однофазного ГСН использован двухтактный генератор с внешним возбуждением и индуктивной обратной связью, собранный на транзисторах ]/И и V/5 В качестве задаю -щего генератора использован генератор Ройера на транзисторах
V4 и V5 . Изменение напряжения на выходе ГСН осуществляется двумя переменными индуктивностями (обмотки Wrv МУ), (см. рис. 4.16) которые соответственно включены между коллекторами транзисторов V14 и V15 и коллекторными обмотками ГСН (см. рис. 4.14).
В состав модулятора входят генератор треугольного напряжения ГТН, три одинаковых блока управления, каждый из которых предназначен для управления тиристорами одной $азы инвертора. Елок управления тиристорами одной фазы инвертора состоит из широтно-импульсного модулятора ШИМ, синхронизируемого генератора Ройера ГР (формирователя импульсов ФИ) и двух ячеек задержки ЯЗ.
Генератор треугольного напряжения ГГЕ состоит из выходной обмотки задающего генератора, собранного на транзисторах V4 и V5 , конденсатора 02 , выпрямительного моста, дросселя L2 и резистора Я/4 . Благодаря большой величине индуктивности дросселя L2 ток в его цепи остается практически постоянным, что и предопределяет линейное изменение напряжения на конденсаторе С2. (клеммы М и И )
В качестве широтно-импульсного модулятора используется триггер Шмидта, который имеет порог срабатывания l/Cp . На входе ШИМ (резистор R19 ) производится суммирование развертывающего Um и синусоидального UM напряжений, С помощью потенциометра R15 на базе транзистора У/7 устанавливается необходимое смещение UCM . Напряжение смещения получается путем выпрямления прямоугольного напряжения, снимаемого с выходной обмотки задающего генератора, собранного на транзисторах V4 и V5 (клеммы И и Л ), Если суммарное напряжение, приложенное к базе транзистора V17 меньше 1/ср , то он закрыт. По мере заряда конденсатора С2 суммарное напряжение на базе транзистора V17 увеличивается и становится больше МСр . В это время к базе транзистора 1/77 прикладывается отрицательное напряжение и он открывается. Параметры триггера Шмидта подобраны таким образом, что на выходе его получаются прямоугольные импульсы, длительность которых изменяется по синусоидальному закону.
За исходное состояние схемы принимаем случай, когда входной сигнал равен нулю. В этом случае транзистор Vf7 закрыт напряжением II , падающим на резисторе R22 и диоде VfS от эмиттерного тока открытого транзистора V/o , Диод I//6 служит для стабилизации уровней срабатывания и отпускания триггера. В коллекторной цепи транзистора V18 имеется импульсный трансформатор ТЗ . Напряжение с выходной обмотки трансформатора ТЗ синхронизирует работу генератора Ройера (формирователя импульсов ФИ). Генератор Ройера создает импульсы необходимой мощности для управления тиристорами одной фазы инвертора. На вспомогательные тиристоры подаются импульсы, полученные после дифференцирования и выпрямления напряжений генератора Ройера. Для обеспечения нормальной коммутации в инверторе необходимо произвести задержку импульсов, подаваемых на силовые тиристоры. Это производится в ячейках задержки, в которых происходит задержка импульсов на время At% относительно импульсов, предназначенных для вспомогательных тиристоров. Ячейки задержки состоят из насыщающихся дросселей Lb и 14 , а также резисторов R29 и И31 , Передний фронт импульсов управления рабочими тиристорами задерживается дросселями на время, равное времени пере-магничивания сердечника дросселя.
Блок задающего генератора ЗГ (см.рис.4.15) служит для создания симметричных трехфазных синусоидальных напряжений с регулируемой частотой и амплитудой. Частота и величина напряжения на выходе инвертора зависят от частоты и величины напряжения задающего генератора синусоидального напряжения. Напряжения, которые вырабатываются задающим генератором, являются управляющими, и они подаются на входы блоков модуляторов, на выходе которых в соответствии с амплитудой и частотой синусоидальных напряжений появляются прямоугольные импульсы с широтно-импулъсной модуляцией, открывающие в необходимый момент времени тиристоры инвертора.
