Содержание к диссертации
Введение
I. Широтное регулирование напряжения резонансных инверторов с обратными диодаминия в переходных и установившихся режимах
1.4. Расчетные соотношения последовательного инвертора 60
1.5. Расчетные соотношения параллельного инвертора 62
1.6. Расчетные соотношения инвертора с коммутирующим контуром 65
1.7. Упрощенный метод расчета инверторов с обратными диодами 69
1.8. Характеристики инверторов с обратными диодами в переходных режимах 76
1.9. Характеристики последовательных инверторов с обратными диодами в установившихся режимах 22
1.10. Характеристики параллельных инверторов с обратными диодами в установившихся режимах
1.1. Разработка устройств широтного регулирования напряжения резонансных инверторов с обратными диодами 38
1.2. Метод расчета схем инверторов с двумя источниками питания в переходных и установившихся режимах 1
1.3. Метод расчета схем инверторов с одним источником пита
1.2.1. Исследование работы инверторов с обратными диодами с учетом параметров фильтра 94
2. Широтное регулирование напряжения инверторов резонансного типа без обратных диодов 112
2.1, Разработка устройств широтного регулирования напряжения инверторов резонансного типа без обратных диодов ., 112
2.2 Методика расчета установившихся режимов инверторов резонансного типа, нагруженных на параллельный колебательный контур 121
2.3, Характеристики последовательно-параллельного инвертора с двумя источниками питания 138
2,Л, Исследования влияния параметров фильтра на работу последовательно-параллельного инвертора с одним источником питания в переходных и в установившихся режимах .,,, 1 9
2.5, Регулировочные характеристики последовательно-параллельного инвертора с одним источником питания в режиме прерывистого входного тока 163
2.6, Исследование влияния широтного регулирования на пусковые и переходные процессы последовательно-параллельного инвертора с одним источником питания 175
2.7, Характеристики последовательно-параллельного инвертора без обратных диодов с одним источником питания в режиме непрерывного входного тока 177
2.8, Математическая модель и регулировочные характеристики параллельного инвертора без обратных диодов с учетом параметров фильтра в режиме прерывистого входного тока , 182
2.9, Характеристики параллельного инвертора в режиме непрерывного входного тока 151
2.10, Метод расчета и характеристики последовательных инвер торов без обратных диодов 156
2.11. Расчетные соотношения и характеристики полумостового несимметричного последовательного инвертора без об , ратных диодов 206
2.12. Исследование влияния токоограничивающих дросселей на работу инверторов без обратных диодов,при широтном регулировании напряжения 213
2.13. Исследование влияния работы инверторов с.широтным регулированием на питающую сеть 218
2.14. Методика приближенного расчета инверторов без обратных диодов с широтным регулированием напряжения при нагрузке на параллельный колебательный контур 219
3. Широтное регулирование напряжения резонансных инверторов , с удвоением частоты 233
3.1. Разработка устройств широтного регулирования напряже - ния резонансных инверторов с удвоением частоты 233
3.2. Анализ электромагнитных процессов и математическая модель инверторов с,обратными диодами и,удвоением частоты 238
3.3. Определение рабочей области инвертора с обратными диодами и удвоением частоты ; 246
3.4. Исследование пусковых и переходных режимов работы инверторов с обратными диодами и удвоением частоты при широтном регулировании напряжения 256
3.5. Характеристики инверторов с обратными диодами и удвое , нием частоты в установившихся режимах 261
3.6. Разработка математической модели и определение рабочей области инверторов с удвоением частоты без обратных диодов 276
3.7. Характеристики инверторов без обратных диодов с удвоением частоты в переходных, и установившихся режимах 285
3,8. Исследование влияния параметров фильтра на работу инверторов без обратных диодов с удвоением частоты 294
4. Исследование режимов работы резонансных инверторов в преобразователях с прсмелутчным звеном повышенной частоты при широтном регулировании напряжения 304
4.1. Состояние вопроса и задачи исследований 304
4.2. Разработка схем преобразователей с промежуточным звеном повышенной частоты с улучшенными коммутирующими СВ0ЙсГВаМИ 309
Исследование режимов работы резонансных инверторов с пбпатными липлами в ппепбпаяпвате.ттях с выспкпчастпт
4.3. Исследование режимов рабобратными диодами в преобразователях с высокочастот без обратных диодов в преобразователях с промежуточным высокочастотным звеном 323
5. Внедрение результатов исследования инверторов резонанс ного типа с широтным регулированием напряжения 335
- Характеристики инверторов с обратными диодами в переходных режимах
- Методика расчета установившихся режимов инверторов резонансного типа, нагруженных на параллельный колебательный контур
- Исследование пусковых и переходных режимов работы инверторов с обратными диодами и удвоением частоты при широтном регулировании напряжения
- Исследование режимов рабобратными диодами в преобразователях с высокочастот без обратных диодов в преобразователях с промежуточным высокочастотным звеном
Характеристики инверторов с обратными диодами в переходных режимах
Общим недостатком рассмотренных устройств регулирования напряжения является возрастание пульсаций тока в дросселе и напряжения на конденсаторе фильтра с увеличением глубины регулирования. Несмотря на указанные выше недостатки управляемые выпрямители и тиристорные ключи находят широкое применение для стабилизации входного напряжения инверторов резонансного типа, когда напряжение источника питания изменяется в небольших пределах (15 -г 20$), В таких случаях отрицательные свойства данного способа оегулирования проявляются полной мере.
Регулирование напряжения.путем рекуперации энергии в источник. -Классификационным признаком такого способа регулирования напряжения является возврат энергии, накопленной в реактивных элементах инвертора, источнику питания. Это возможно лишь в том случае, если источник обладает свойством принимать эту энергию.
Из большого разнообразия устройств возврата энергии, используемых в настоящее время в инверторах резонансного типа, можно выделить две группы: устройства с обратными выпрямителями, включаемыми параллельно / 2, 31, 36 / или последовательно / 37 / с источником питания,и устройства с диодами сброса / 27, 38 /. В первой группе большое распространение получили устройства с параллельным вклгочением обратного выпрямителя. Основное его назначение - стабилизация напряжения на нагрузке при изменении её параметров. Положительным свойством такого способа стабилизации напряжения является сравнительно большое быстродействие при сбросах и набро-сах нагрузки. Недостатком способа является большая установленная мощность элементов инвертора и выпрямителя, возрастающая с увеличчнием диапазона регулирования.
Схемы с последовательным включением обратного выпрямителя на практике используйгся сравнительно редко. При данном способе стабилизации в отличие от рассмотренного выше работа инвертора в режиме холостого хада или близкого к нему становится практически невозможной. По этой причине преобразователи такого типа целесообразно использовать при изменении параметров нагрузки в узком диапазоне.
Инверторы с диодами сброса, или как часто их называют J ограничивающими диодами, нашли широкое применение в многоячейк-вых схемах инверторов без обратных диодов ультразвуковой частоты. Создание схем такого вида объясняется тем, что использование для сброса реактивной энергии известных схем с обратными диодами, включенными встречно-параллельно с тиристорамц,в многоячейковых схемах не приемлемо, поскольку разряд коммутирующих конденсаторов через диоды происходит значительно раньше продолжительности нерабочего состояния каждой ячейки, что приводит к недопустимому снижению времени восстановления тиристоров. Существует большое разнообразие схем с диодами сброса. Работа инвертора с их применением СОстоит в следующем. При достижении напряжения на отдельных реактивных элементах схемы значений, превышающих напряжение на емкости фильтра, с которым они связаны через диод сброса, последний открывается. В результате часть энергии, накопленной в реактивных элементах передается конденсатору фильтра, благодаря чему происходит стабилизация напряжения на выходных зажимах. Достоинство таких схем состоит в простоте устройств стабилизации напряжения. К недостаткам можно отнести повышение циркуляционных токов и установленной мопщости элементов схемы при вьюокріх значениях добротности колебательных контуров.
Способ регулирования напряжения изменением угла открывания встречно-параллельно соединенных тлристоров регулятора напряжения. На практике такой способ регулирования напряжения в инверторах резонансного типа не нашел широкого применения. Это можно объяснить тем, что с уменьшением угла регулирования тиристоров регулятора уменьшается эквивалентная проводимость нагрузки, что приводит к повышению напряжения на параллельно подключенном конденсаторе. В результате значение напряжения на нагрузке изменяется незначительно, в то время как его форма существенно искажается / 31 /.
Широтный способ регулирования напряжения. Его классификационным признаком является изменение длительности подключения нагрузки инвертора к источнику питания. Инверторы с устройствами, осуществляющими такой способ регулирования напряжения можно разбить на следующие группы;
Регулирование напряжения в инверторах первой группы производится за счет их работы в режиме "включено-выключено" путем подачи и снятия управляющих импульсов. Применение такого способа возможно в том случае, когда в нагрузке требуется регулирование лишь средней мощности и. не предъявляются требования :; стабильности и форме напряженкя. Лля работы в таком режиме целесообразно использовать инверторы последовательного типа, обладающие устойчивыми пусковыми характеристиками.
Регулирование напряжения изменением длительности короткого замыкания входных зажимов инвертора можно лишь только в параллельных инверторах тока, содержащих на входе дроссель с большой индуктивностью. Сущность регулирования заключается в том, что при одновременном включении тиристоров анодной и катодной групп одноименной ветви моста происходит короткое замыкание его входных зажимов. За время короткого замыкания рараллельный конденсатор от ключается от источника питания, а энергия, запасенная в нем выделяется в нагрузке. Благодаря наличию входного дросселя с большой индуктивностью ток в тиристорах не успевает нарасти сверх допустимых значений. Изменяя длительность короткого замыкания за счет задержки включения тиристоров катодной группы по. отношению к моменту включения тиристоров анодной группы моста, можно плавно регулировать напряжение на нагрузке.
Сопряженно-импульсная коммутация тиристоров, как правило, используется в инверторах с обратными диодами. Такой способ коммутации можно осуществить к в инверторах резонансного типа при подключении обратных диодов встречно-параллельно тиристорам анодной или катодной группы моста / 42 /. Введение в силовую схему магнитосвязанных коммутирующих дросселей ограничивает частотные возможности таких схем, из-за большого значения коммутирующего тока и запасаемой в них во время коммутации электромагнитной энергии. Рекомендуемая частота составляет 50 100 Гц.
В инверторах с двухступенчатой коммутацией выключение тиристоров осуществляется с помощью дополнительных устройств. Их со -25 ставными элементами, как правило, являются вспомогательные тиристоры, коммутирующие дроссели и конденсаторы. С их помощью в инверторе можно изменять продолжительность включения основных тиристоров Б широком диапазоне и по любому закону, в том числе и по синусоидальному / 34 /. Данный способ является основным способом регулирования в инверторах напряжения. Известны случаи его применения в резонансных инверторах / 43 /. Недостатком данного способа является сложность силовой схемы и большие потери энергии в коммутирующих контурах при частотах, соизмеримых с резонансной частотой дополнительных коммутирующих контуров. Рекомендуемая оптимальная частота коммутации в 5 - 1С раз превышает частоту основной гармоники выходного напряжения.
Критический обзор способов и устройств регулирования напряжения инверторов резонансного типа показал, что они обладают рядом существенных недостатков, которые в значительной мере ухудшают регулировочные свойства, энергетические характеристики, массо-габаритные и качественные показатели преобразователей.
Области применения инверторов резонансного типа, как это было показано выше, обширны и потребность их массового производства для различных отраслей техники велика. Поэтому, решение такой крупной научной проблемы, как улучшение регулировочных свойств, энергетических характеристик и качественных показателей таких установок имеет важное народно-хозяйственное значение.
В диссертационной работе эта проблема решалась путем разработки нового класса инверторов резонансного типа с экономичными способами,: широтного регулирования напряжения и теоретического обобщения результатов их комплексного исследования.
Данный класс инверторов, разработанный автором, предложено 2(S-классифицировать .как ."инверторы резонансного типа с прямой (одноступенчатой) коммутацией входным напряжением и широтным регулированием". Особенность их работы в отличии от классических схем состоит в том, что выключение одной части вентилей в них происходит напряжением конденсатора, включенного в цепь переменного тока, а остальных вентилей - за счет прямой коммутации постоянным по знаку входным напряжением.
Основным достоинством инверторов данного класса является то; что осуществляемые в них способы широтного регулирования напряжения не требуют применения устройств вынужденной коммутации тиристоров. Сущность таких способов заключается в следующем.
Способ регулирования напряжения двухмостовых инверторов с двумя источниками питания / 44 /. Его принцип рассмотрим на примере работы двухмостового резонансного последовательного инвертора с обратными диодами (рис.3.1), обратившись к диаграммам тока и напряжения, представленными на рис.В Л,6. Благодаря задержке моментов включения тиристоров Тб, Т8 по отношению к моментам включения тиристоров Т5, Т7 нижнего моста, можно плавно регулировать напряжение на нагрузке от ЕІ до Е = ЕІ + Е2..Из принципа работы инвертора следует, что к его нагрузке прикладывается напряжение ступенчато-прямоугольной формы, которое формируется в результате сложения выходных напряжений прямоугольной формы первого инвертора с амплитудой ЕІ и продолжительностью импульса, равного полупериоду частоты управления, и напряжения второго инвертора с амплитудой Е2
Методика расчета установившихся режимов инверторов резонансного типа, нагруженных на параллельный колебательный контур
Аналитические выражения, полученные выше для расчета переходных и установившихся процессов в инверторах с обратными диодами, могут быть использованы лишь с применением ЦВМ.
Ниже рассматривается упрощенная методика расчета установившихся режимов. В её основу положен метод основной гармоники напряжения, прикладываемого к суммарной нагрузке инвертора /50, 72/. Сущность предлагаемой методики заключается в следующем. При рассмотрении принципа работы инверторов с. обратными диодами нами было показано, что в режиме непрерывного тока инвертора к его нагрузке прикладывается напряжение ступенчато-прямоугольной формы прет двух источниках питания и прямоугольной формы с основа-нием, уменьшенным наїоспо сравнению с полупериодом 5Г/О) , при одном источнике питания. Воспользуемся представлением данных кривых напряжения суммой напряжений прямоугольной формы бф, , сдвинутых друг относительно друга на Х , как это мы приняли при точном расчете (см.рис.1,2) и выделим из разложения в ряд Фурье первые гармоники.
Как известно, напряжение прямоугольной формы при разложении имеет вид /Л С/ . ШЬоА Sift foot , it) [blmU- + — + ...). в таком случае, суммарное значение первых гармоник напря жения, прикладываемого к нагрузке, и ток, протекающий в диагона ли моста от его воздействия, могут быть описаны следующими урав нениями: _-, 3 (1.62) где q =ctut ; х = а4 ; =wt ; Э 3 3- эквивалентные значения полного, реактивного и актив ного сопротивлений выходной цепи инвертора для первой гармоники прикладываемого напряжения. V Выбрав за базисные значения напряжения Е= t и токаГЩ. запишем (1.62), (1.63) в относительных единицах:
Выраженияi полученные для инверторов с двумя источниками питания,/(1.63) и (1.64}), справедливы для любого вида колебатель 7I ного контура, ив частности для представленных на рис.1.1. Для определения средних значений токов тиристоров и их времени восстановления необходимо знать длительности; всех участков кривой тока, протекающего через суммарную нагрузку инвертора. Нам неизвестен момент перехода тока через Его значение можно определить из условия откуда получаем fl,-axct5[- іШ+х/І?Г ] а.бб) Участок эг-00 есть не что иное, как схемное время восстановления тиристора Т (рис.ІД,а,б). Его относительное значение определится как
Среднее значение тока обратных диодов также зависит от их места включения в схеме. Поскольку ток диодов ДІ-Д4, Д8, Дб, Д в схемах рис.ВЛ, I.I протекает в течение времени t I, (рис, В,1,3), то его среднее значение определится из выражения + cos (90+м )+Д М -ос)+osfo-Hf 4. а .71) Среднее значение тока диода Д0 (рис.1,1,а) равно Относительное среднее значение тока диодов Д5, Д7 (рис.ВЛ) будет больше на величину I д , поскольку через них в проме - 73 жутке времени т. -х: протекает такой же ток, как и через тиристоры TI, Т4. Важным расчетным параметром рассмотренных схем является активная мощность. Она может быть определена двумя способами.
Во-вторых, мощность нагрузки равна мощности источников питания. Последняя, в свою очередё, определяется разностью средних значений мощности источников за время протекания тока через тиристоры и мощности источников питания за время протекания тока через обратные диоды,
Последняя формула позволяет по средним значениям токов тиристоров и ДИОДОВ ОПределИТь мОЩНОСТЬ, йсТОЧНИКоВ ЇЇЙТ8НЙЯ -- Таким образом, мы получил» в общем виде выражения, позволяющие рассчитать средние значения токов, время восстановления и мощность инверторов с двумя источниками. Для определения числовых значений параметров необходимо в соответствующие расчетные формулы подставить относительные значения эквивалентных аопротивлений для первой гармоники тока соответствующего колебательного Контура.. Выражение для таких сопротивлений контуров "а"" "б", "в" (рис.1.1,а) сведены в таблице I.I.
Угол сдвига Ц) между током и напряжением определяется из выражения Таким образом, мы получили предельно простые формулы для определения основных- зависимостей инверторов с одним и двумя источниками питания. Используя их, проведем расчет характеристик рассмотренных схем инверторов с обратными диодами и; сравним результаты с данными, полученными на основании расчетных соотношений точного анализа.
Основным параметром, характеризующим работу инверторов в переходных режимах является схемное время, предоставляемое тиристорам для восстановления их запирающей способности. Напряжение на полупроводниковых вентилях в таких схемах не зависит от режима работы инвертора и практически сохраняется равным напряжению источника питания на протяжении всего переходного процесса. Определенный интерес представляет собой определение максимальных значений напряжения на емкостях колебательных контуров, поскольку их знание необходимо при; выборе конденсаторного оборудования инверторов.
Переходные процессы в инверторах с двумя источниками: пита ния рассмотрим при их нагрузке на последовательный колебательный контур (рис.В.1; 1.1,а). Для определения времени восстановления t g и максимального значения напряжения на конденсаторе Ц » в переходных режимах воспользуемся уравнениями (1,24) - (1.29). Определение зависимостей tg ,Uftic; т номера полупериода частоты управления при раз -77 личных значениях расстройки . , добротности Q , угла регулирования оС = ZT и соотношениях напряжений источников питания позволило выявить ряд особенностей работы инверторов в переходных режимах.
Исследование расчетных зависимостей 63 ) показало, что время восстановления в значительной мере зависит от пасстрой-ки 7 и угла регулирования QL в первые полупериоды частоты управления.
С увеличением расстройки его значение при неизменном угле регулирования повышается. По мере увеличения угла регулирования время восстановления запирающих свойств тиристоров уменьшается. Исследования показали, что величина добротности колебательного ккотура ссущесвенно влияет нн ззначние времени !осстааовллеияя
При добротности (2 2,5 и расстройках 1Д пуск инвер-тока осуществить практически невозможно даже при незначительных углах регулирования ( oL 0,2). 3 таких случаях для сохранения коммутационной устойчивости на протяжении всего времени пуска следует уменьшать расстройку и ввод регулирования производить по окончании пуска. В инверторах с обратными диодами такой алгоритм пуска не будет отрицательно сказываться на их коммутационной устойчивости, поскольку время восстановления управляющих свойств тиристоров Б переходных режимах во всем диапазоне изменения расстроек не опускается ниже установившихся значений.
Исследование пусковых и переходных режимов работы инверторов с обратными диодами и удвоением частоты при широтном регулировании напряжения
По осциллограммам,, полученным с помощью АВМ, определялись амплитуды напряжений, токов элементов силовой схемы инвертора, а также время, предоставляемое тиристорам для восстановления их запирающей епособности.
С помощъю программы, составленной согласно уравнений (2,26) для ЦВМ, определялись действующие и амплитудные значения токов и напряжений на элементах схемы, времена восстановления тиристоров, активная и реактивная мощности элементов при параметрах, соответствующих рабочей области инвертора.
Исследование влияния значений емкости конденсатора фильтра на работу инвертора проводилось с учетом переходных и установившихся режимов в следующем диапазоне изменения параметров: добротнести Q = 2 10, расстройке Л =С0 Ь= 0,.85 0,95,L,/L= 20, 10, 5, K-U/L-2, а =С/СГ= 2; Сф/СІ = 5-Ю.
Замеры амплитудных значений напряжения на конденсаторе фильтра, полученные а помощью АВМ, показали, что по мере уменьшения емкости конденсатора фильтра с увеличением добротности и уменьшением расстройки пульсации возрастают Так, например, (рис.2 Л9,а) при Ц = 10, г[0= 0,85 амплитуда напряжения на конденсаторе; фильтра итсфпревышает напряжение источника питания вдвое. Влияние емкости на амплитуду напряжения на нагрузке начинает сказываться лишь при значениях Сф/С1 { 2 (рис.2.19,б). Роет пульсаций напряжения на конденсаторе фильтра приводит к возрастанию его действующе -155 го значения (рис,2.19,в) и установленной мощности (рис.2,20,а) Q в1тит, Действующее значение тока конденсатора фильтра Ідо от емкости фильтра практически не зависит (рис.2.20,6).
Из рисунка 2.20,а следует, что установленная мощность конденсаторов заметно возрастает (до 100$) при снижении Сф/CI при Q 5 и 0,85 Г 0,9. В пределах изменения добротности 5 Ц 2 снижение емкости конденсатора фильтра от Сф/CI = 5 до Сф/CI = 0,5 приводит к повышению установленной мощности лишь на 20 40$. Однако следует иметь ввиду, что в данной области изменения добротности при Сф/СГч 0,5 и 0.85 Г) 0,95 наблюдается резкое снижение времени восстановления тиристоров LA Ъ о.г. 0.ъ).
Из; рис.2.20,в также следует, что во всем диапазоне измене-ния добротности . расстроек при 5 Сф/С1 0,5 снижение параметра Сф/CI приводит к некоторому (до 10 30$) повышению времени восста пиояоп"" При вводе регулирования (рис.2,21,а) такая тенденция сохра-няется. Из зависимостейг представленных на рис.2.21,б, следует, что :влияние::: емкости конденсатора фильтра на значение тока дросселя фильтра, аэ следовательно, и-мощность, н,т_; ::.::: :::: .: :,-iv:: ;,; источника питания, практически не сказывается.
Таким образом,, на основании рассмотренных характеристик инвертора в установившихся режимах было показано, что его устойчивая работа может протекать при значениях емкости фильтра Сф/С1 1.
Для оцешш влияния значения емкости фильтра на работу инвер-тора в переходных режимах обратимся к таблицам 2»3; 2.4, состав-ленным на основании данных АВМ, полученных при отсутствии регулирования «ответственно для двух значений добротности Ц -10 иЦ=2.
Из табл.2.3 следует, что при расстройке Л = 0,85 (Ц.= 10) снижение емкости до Сф/ОДприводит в третьем полупериоде к уменьшению времени восстановления вдвое по сравнению со значениями
Зависимости относительных амплитудных значений напряжения на конденсаторе фильтра Ц сф » нагрузке fijjj . и действующего значения напряжения uL ОТ емкости конденсатора фильтра последова тельно-параллельного инвертора без обратных дио Дов
Зависимости установленной мощносТи конденсатора фильтра Са), времени: восстановления от расстрийки и действующего значения тока фильтра т параметра Сф/С1 (б) последовательно-параллельног инвертора без обратных диодов Сф/CI I. При расстройке 7 =0,9 такое снижение наблюдается при Сф/С = 2 При дальнейшеи снижении расстройки ( Сф/Cj = 0,5 ) провал значений времени восстановления наблюдается во всем диапазоне изменения емкости фильтра. При изменении добротности до значения 6 = 2 пуск инвертора протекает устойчиво во всем диапазоне расстроек и значений емкости фильтра за исключением =0,9; 0,95 при Сф/C /I. Важно отметить, что при снижении емкости фильтра до значений Сф/С1 0,5 напряжение на дополнительных тиристорах дважды переходит через нуль, что приводит к резкому снижению времени, предоставляемого для восстановления их запирающей способности.
Так, например, при Сф/С1 = 0,5 время восстановления дополнительных тиристоров т д при отсутствии регулирования принимает значения, меньшие по op.»»» со временем восстанрвления тиристоров анодной группы і Ввод регулирования или увеличение емкости фильтра до Сф/CI 1 приводит к значительному снижению пульсаций напряжения на конденсаторе фильтра, благодаря чему время восстановления дополнительных тиристоров превышает время восстановления анодной и катодной группы моста в два-три раза. Сказанное наглядно иллюстрируется осциллограммами токов и напряжений ( рис.2.22), снятыми при Сф/CI = 2; L0I /Ц= 10, Q = 10 и 7 =0,85 с использованием АВМ. Следует также отметить, что в диапазоне изменения добротности Q. = 2+10, = 0,8 0,95 Сф/С1 = 0,5+10 и L і /Af 5 20 при вводе регулирования пульсаций тока в дросселе фильтра ілі не возрастают. Это можно отметить как достоинство данного cnocod. широтного регулнрования напряжения,
Определенный интерес представляет сравнение значений установленной мощности конденсаторов фильтра о мощностью последовательного , параллельного Qc и суммарной мощностью (Qz-Sci - ба конденсаторов моста инвертораа В таблице 2.5 сведены данные
Исследование режимов рабобратными диодами в преобразователях с высокочастот без обратных диодов в преобразователях с промежуточным высокочастотным звеном
Исследования показали, что большое влияние на пусковой режим оказывает1 момент ввода регулирования. Так, если ввести регулирование во втором полупериоде, те в кривой тока L на интервале его протекания через диоды значение L д ) резко снижается по сравнению первым и последующими полупериодами Срио.З,12,в), йзу -чение данного вопроса показало, что для,обеспечения надежного пуска инвертора ввод регулирования целесообразно осуществлять за два-три подупериода раньше относительно полупериода, в котором исчезает участок протекания тока через диоды. Если на протяжении пуска в кривой диагонали отсутствуют участки с провалами времени Тд , то регулирование следует вводить в установившемся режиме, В таком случае время восстановления тиристоров в переходном режиме, как значения установившегося режима, Типичные зависимости дискретных значений амплитуд напряжений
Чибх Чин Чш И Ш огибающих от номера полупериода в переходных режимах имеют вид, показанный на рис.ЗЛЗ, Ввод регулирования, как это видно из рис»ЗДЗ,б, сглаживает выбросы напряжений в отдельные полупериоды пуска и вносит в его протекание более спокойный характер. Кроме того, из осциллограмм нетрудно заметить, что регулирование улучшает форму напряжения на нагрузке Количественная оценка этого явления будет дана ниже.
Зависимости относительных дискретных значений времени протекания тока через обратные диоды и паузы т ре от номера полупериода инвертора с обратными диодами и удвоением частоты: а) ЫГ= 0; б) ввод регулирования U = 0,3) на первом полупериоде; в) ввод гулирования на втором полупериоде
Зависимости дискретных значений напряжений от номера полупериода инвертора с обратными, диодами и удвоением частоты: а) = 0; б) 0 = 0,3
Характеристики инверторов с обратными диодами и удвоением частоты в установившихся режимах Расчет характеристик в установившихся режимах проводился; на ЭЦВМ с использованием системы уравнений СЗЛ), За базисные значения токов и напряжений, как и ранее, соответственно были приняты: 1«Г ЕЦІ , l/R-E. В таком случае система (3.1) в относительных единицах получит вид; -г62 Сё ft \ Л TN1 огласно СЗ,2; е учетом полученных при моделировании на АВМ условий возникновения и: длительности существования межкоммутацион-ных интервалов была составлена прогріамма для тэасчета на ЦВМ х&п&ктеристик инвертора.. Интегрирование систем дифференциальных уравнений проводилось методом Рунге-Кутта четвертого порядка.
Реализация программы на машинах; серии ЕС позволила получить мгновенные, средние, действующие и максимальные значения токов w напряжений на всех интервалах полупериода частоты управления, характериуующие работу инвертора в установившихся и переходных режимах при различных значениях добротности, индуктивности дросселей, емкости конденсаторов и расстройки. Проведем анализ расчетных зависимостей основных параметров инвертора от угла регулирования.
Время восстановления управляемости: тиристоров и напряжение на элементах схемы. В инверторах данного класса время воистанов ления тиристоров как это было отмечено выше, определяется продолжительностью протекания тока через обратные диоды. При наличии за -щитйс 6ідао«вЗШ -глв результате образования коротко замкнутых контуров на коммутационных участках , tgCp»-.8i5) ток продолжает протекать через обратные диоды и в зависимости от режима работы инвертора может составить часть общего времени восстановления тиристоров.
Так, например, при отсутствии регулирования в непрерывном режиме время восстановления тиристоров анодной Т. к катодной" групп равно суммарному значению интервалов \ и te Срисс3.5}.
При вводе регулирования время восстановления тиристоров анод ной группы увеличивается на значение задержки , а тиристоров катодной группы на интервал коммутации Tg При прерывистом режиме время::;i восстановления тиристоров анодной и катодной групп будет равно лишь времени протекания тока через обратные диоды на участке (.рис»3.5, ось 3). Значения времени восстановления тиристоров в зависимости от режима работы инвертора приведены в таблице 3,4. Исследование расчетных зависимостей времени восстановления от угла регулирования при Q. = 2,5 10, [ - 1,4 24,L,f ОД 1 показало, что значение времени восстановления тиристоров катод ґ„ j, во всем диапазоне регулирования изменяется в пре делах 0;25 0,5 от полупериода частоты управления, что составляет (0,5 1} по отношению к полупериоду частоты напряжения на нагруз ке. При этом следует отметить тенденцию снижения времени с уве личением угла регулирования (рисЗД4) Д8е5/ на 15 20$, с при не прерывном режиме и повышений в случае прерывистого режима» Это на глядно иллюстрируется экспериментальными кривыми токов диагонали моста макета инвертора (рис,3.14,б). Время восстановления тиристоров анодной группы tA ПрИ! НЄ t прерывном режиме превышает1 время 1 практически на значение угла тзегуливования оС . . » Типичные зависимости времени; 1Д , L , а также относительны значений коммутационных шквалов tj ,f и паузы L от угла регулирования приведены на рис,ЗЛ4,а при двух значениях защитной
Зависимости времени восстановления тиристоров, паузы и длительности коммутационных интервалов от- угла ре у У У р напряжений (б) инвертора с обратными диодами и удвоением частоты Hндуктивности L /LI = I сплошные линии) иL/И - од Спунк тиране) d Как следует- из рассмотрения данных зависимостей » уменьшение значения защитной индуктивности приводит к переходу работы инвертора из непрерывного режима в прерывистый» Следствием этого является значительное снижение длительности коммутационных участков
Ссм.табл.3.5). Значение времени восстановления тиристоров снижается на 10+25 в начале регулирования и приближается к значениям времени Г при Li = I по мере увеличения угла регулирования, При исследовании работы инверторов на АВМ отмечались случаи возникновения несимметричных режимов Срио.3.9,д), т.е» таких режимов, когда кривые токов в первом и: во втором полупериодах частоты управления не идентичны. Расчеты на ЦВМ подтвердили образование таких режимов при высоких значениях добротности (Ц 10} и расстройках 1,9 Я ( 2. Время восстановления тиристоров прк несимметричных режимах, в четном к нечетном полупериодах может принимать различные; значения. Влияние регулирования w защитноедшссшга огл при несимметричных режимах на время восстановления можно проследить по данным таблицы 3.5, в которой приведены относительные значения времени восстановления тиристоров анодной и катодной групп Сд , , паузы t временных интервалов , а также ампли туд напряжения на нагрузке и входе инвертора при чет меньших ных и нечетных полупериодах в случае несимметричных режимов ъщ Ц= 10, т) - 2, Lo, = 0,1, I. Как следует из таблицы время восстановления тиристоров" в четных и нечетных полупериодах значительно отличается от значений в случае отсутствия регулирования. Ввод регулирования способствует переходу работы инвертора из несимметричного режима в симметричный.
