электрические приборы и машины
 
 
   
 
   
 
 
     
 

Модуляция генераторов дефазированием

Модуляция генераторов дефазированием заключается в использовании совместно работающих на общую нагрузку двух (либо большего четного числа) источников напряжений — генераторов, обладающих возможностью осуществлять симметричный фазовый сдвиг φ между их выходными напряжениями.

Совместно работающие источники оказывают взаимное влияние друг на друга: в зависимости от фазового угла изменяются полные сопротивления нагрузки каждого источника.

Поэтому необходимо, чтобы используемые источники напряжений были способны работать при изменяющейся в широких пределах нагрузке.

К источникам такого типа относятся генераторы и инверторы с обратными диодами, в частности, параллельные и параллельно-последовательные инверторы с обратными диодами и близкой к гармонической формой выходного напряжения, а также последовательные и последовательно-параллельные инверторы с обратными диодами и удвоением частоты, описанные в четвертой и пятой главах.

Сложение напряжений источников, работающих на общую нагрузку, может осуществляться по параллельной или последовательной схемам.

Для случая параллельного включения выражения для токов на выходах источников сигналов удобно записать в виде

i1=Ime jωt e ; i2=Ime jωt e -jφ e (6-46)

Суммарный ток через нагрузку

iΣ = j2Ime jωt sin φ (6-47)

Напряжение на нагрузке

uн=iΣrн = i2Imrн е jωt sin φ (6-48)

Соответственно полные сопротивления для первого и второго источников сигналов определяются выражениями:

(6-49),  (6-50)

Модуль полного сопротивления для источников сигналов

‌ zпар‌ = ‌ z1 пар‌. = ‌ z2пар ‌ = 2rнsinφ (6-51)

   

Зависимости полных сопротивлений от фазового угла φ приведены на рис. 6-8.

При последовательном соединении удобнее пользоваться напряжениями на выходах источников:

u1=Ume jωt e jφ; u2=Ume jωt e -jπ e(6-52)

Рис. 6-8. Зависимости для полных сопротивлении при параллельном соединении источников сигнала

Тогда суммарное напряжение на нагрузке

uΣ=j2Ume jωt sin φ (6-53)

Ток в нагрузке

(6-54)

Полные сопротивления для источников сигналов находятся из выражений:

(6-55), (6-56)
Модуль полного сопротивления

(6-57)

   

Зависимости полных сопротивлений от фазового угла приведены на рис. 6-9.

Из рис. 6-8 и 6-9 видно, что при параллельном соединении источников полные сопротивления для них равны нулю при φ= 0 и равны 2rн при φ = ± π/2, при последовательном соединении они равны бесконечности при φ = 0 и равны rн/2 при φ = ±π/2. 

Таким образом, источники должны устойчиво работать при изменении нагрузки от номинальной до нулевой при параллельном соединении и от номинальной до бесконечной при последовательном.

Для анализа режима работы источников недостаточно знать пределы изменения полных сопротивлений источников сигналов.

Необходимо найти, как изменяется режим работы генератора при изменении фазового угла φ.

Режим работы инверторов зависит от ряда параметров схемы.

Рис. 6-9. Зависимости для полных сопротивлений при последовательном соединении источников сигнала

Если установить связь указанных параметров схемы с фазовым углом φ, то нетрудно найти изменение режима работы инвертора или генератора (токи, напряжения и схемное время выключения) при изменении этого угла.

Рассмотрим это на примере параллельно-последовательного контура с обратными диодами и близкой к синусоидальной формой напряжения на нагрузке.

Режим работы рассматриваемого инвертора (см. рис. 4-6) зависит от следующих параметров: добротности Q = rн√L/C1, отношения собственной частоты коммутирующего контура к генерируемой Θ = ω0/ω, отношения ε = С12 и может быть определен с помощью табл. 4-2.

Такой инвертор устойчиво работает при изменении сопротивления нагрузки практически от нуля до бесконечности. Поэтому в данном случае может быть применено как последовательное, так и параллельное соединение источников напряжений. Рассмотрим случай последовательного соединения.

Найдем полное сопротивление эквивалентной цепи, состоящей из емкости С2 и полного сопротивления нагрузки каждого инвертора, включенного последовательно с емкостью С2 и определяемого из выражений (6-35), (6-36):

(6-58)

Активную и реактивную составляющие сопротивлений можно представить соединенными параллельно (это может быть сделано, если фаза φ изменяется медленно по отношению к изменению напряжения на выходе инвертора), тогда на основании выражений (6-58) получаем

(6-59), (6-60), (6-61)

Из выражений (6-59) — (6-61) видно, что при φ = ± π/2 и ε → 0 (т. е. С2 →∞) сопротивления цепей инверторов, включающих в себя емкость С2 и полные сопротивления источников сигнала, имеют активный характер и равны rн/2.

Добротность Q0 каждого инвертора определяется выражением

При всех остальных значениях угла φ из-за реактивностей, вносимых полными сопротивлениями источников, изменяются не только добротности коммутирующих контуров инверторов, но и их собственные частоты.

Добротность коммутирующего контура первого инвертора

(6-62)

где R'1 (φ) определяется из выражения (6-59);

Используя зависимости (6-59) и (6-60), из выражения (6-62) получим

где Θ0 — значение отношения в при φ = ± π/2.

Для второго инвертора аналогично найдем

(6-63)
(6-64)

Величина Θ1 с учетом изменения частоты коммутирующего контура определяется в общем виде выражением

где —собственная частота коммутирущего контура с учетом реактивности, вносимой полным сопротивлением.

С учетом выражения (6-40) получим

(6-65)

Для второго инвертора аналогично найдем

(6-66)

Полученные с помощью выражений (6-63) — (6-66) зависимости параметров Q1, Q2, Θ1, Θ2 в функции фазового угла φ представлены на рис. 6-10 и 6-11.

 

Рис. 6-10. Зависимости для добротностей Q1 и Q2

 

 

Рис. 6-11. Зависимости для относительных расстроек Θ1 и Θ2

Полученные с помощью выражений (6-63) — (6-66) зависимости параметров Q1, Q2, Θ1, Θ2 в функции фазового угла φ представлены на рис. 6-10 и 6-11. Зная эти зависимости, с помощью табл. 4-2 нетрудно определить изменение режима работы инвертора.

 
 
     
 
Copyright © 2012 Электродвигатели и трансформаторы
электрические приборы и машины
Rambler's Top100
Создание сайта Вебцентр