электрические приборы и машины
 
 
   
 
   
 
 
     
 

Работа параллельного инвертора

Параллельный инвертор при изменении нагрузки и выходной частоты

В ряде случаев практического применения параллельных инверторов их нагрузка изменяется в процессе работы.

Ниже анализируется работа параллельных инверторов с большой и малой индуктивностью дросселя La при переменной нагрузке.

В инверторе с большой индуктивностью Lа, работающем на чисто активную нагрузку rн, изменение нагрузки ведет к изменению постоянной времени τ = n2Сrн.

Воспользовавшись зависимостью Uam/E0(T/τ)  (см. рис. 3-4), нетрудно установить, что с увеличением rн максимальное напряжение на анодах тиристоров инвертора возрастает, причем тем быстрее, чем больше величина rн.

Подставив в выражение (3-2) величину Uam из (3-5), получим зависимость для максимального тока через тиристор Iam:

(3-33)

где ω = 2π/Т — генерируемая частота.

Расчеты показывают, что в диапазоне изменения нагрузок rн, соответствующем изменению величины T/τ от 4 до 12, ток тиристоров изменяется не более чем на 20 %.

Изменение мощности в нагрузке в первом приближении пропорционально изменению тока источника питания I0, который для рассматриваемого инвертора равен ia. Поскольку ток ia оказался практически постоянным в указанном выше диапазоне изменения нагрузки, то постоянна и выходная мощность.

Коэффициент kв = tв/T, как следует из рис. 3-4, уменьшается с уменьшением нагрузки, что ухудшает частотные свойства инвертора. Так, в диапазоне постоянной выходной мощности T/τ= 4÷12 величина kв изменяется почти в три раза.

Из сказанного следует, что с точки зрения обеспечения постоянной мощности в нагрузке при изменении последней желательно выбирать режим работы инвертора таким образом, чтобы величина Т/τ оставалась в пределах от 4 до 12.

Устойчивая работа инвертора может быть нарушена при больших сопротивлениях нагрузки из-за возрастания максимального напряжения на анодах тиристоров, а при малых сопротивлениях — из-за уменьшения времени выключения тиристоров tв.

Если нагрузка инвертора имеет реактивный характер — последовательно включены индуктивность и активное сопротивление или параллельно включены емкость и активное сопротивление, то могут быть рассмотрены три случая ее изменения.

В первых двух изменяется только реактивная или активная составляющая нагрузки, а в третьем — обе они одновременно. Во всех трех случаях изменение нагрузки ведет к изменению постоянной времени τ = nСrн.

Когда нагрузка состоит из индуктивности Lн и активного сопротивления rн„ и изменяется индуктивность Lн, часть компенсирующей индуктивность емкости Сн добавляется к коммутирующей емкости С (в случае уменьшения Lн) и последняя возрастает или, наоборот, часть коммутирующей емкости С добавляется к Сн (в случае увеличения Lн) и емкость С уменьшается.

Если нагрузка включает в себя емкость Сн и активное сопротивление rн и изменяется Сн, это ведет к соответствующему изменению коммутирующей емкости С, так как Сн является в рассматриваемом случае составной частью емкости С.

Поскольку изменение как активной, так и реактивной составляющих нагрузки ведет к изменению τ, то для учета влияния нагрузки можно воспользоваться методикой, изложенной выше, с той разницей, что для нахождения тока ia, в случае изменения реактивной составляющей нагрузки удобно пользоваться выражением (3-2), с помощью которого ток может быть получен нормированным относительно Е0/r'н.

В инверторе с малой индуктивностью La в случае работы с чисто активной нагрузкой rн изменение последней ведет к изменению не только постоянной времени τ = n2Crн, но и добротности Q2 = r'2нC'/La= n4Cr2н/(4La).

Значительное увеличение добротности может привести к появлению режимов с прерывистым током, что нежелательно. Это следует учитывать при проектировании инверторов.

Из табл. 3-1 видно, что при увеличении rн как и для инвертора с большой индуктивностью La, максимальное напряжение на анодах тиристоров Uam возрастает; однако это возрастание меньше, так как рост напряжения за счет уменьшения параметра T/τ сдерживается из-за увеличения добротности Q.

Анализ показывает, что на некотором участке изменения сопротивления нагрузки rн токи тиристоров Iаm и Iа0 практически постоянны.

Для значений Q= 1÷2 токи изменяются весьма мало при двукратном изменении сопротивления rн соответствующем изменению величины T/τ в пределах от 4 до 8. Соответственно мощность на выходе инвертора изменяется также весьма мало.

Коэффициент kв уменьшается с возрастанием нагрузки, причем при изменении T/τ от 4 до 8— примерно в два раза. Изменение отношения tвmin/tв, характеризующего устойчивость работы инвертора при включении, не превышает 30—35 % практически при любом изменении нагрузки.

Kак и для инвертора с большой индуктивностью Lа, устойчивая работа может быть нарушена при больших сопротивлениях нагрузки из-за роста величины Uam, а при малых сопротивлениях — из-за уменьшения kв и tв min.

При реактивной нагрузке влияние ее изменения на работу инвертора может быть оценено с помощью методики, изложенной выше для параллельного инвертора с большой индуктивностью.

Единственное отличие состоит в том, что при изменении реактивной или активной составляющей нагрузки изменяется не только постоянная времени τ, но и добротность Q.

До сих пор предполагалось, что генерируемая частота остается при работе инвертора постоянной. Ее можно изменять путем изменения частоты управляющих импульсов.

Параметры схемы при этом либо изменяются синхронно с частотой управляющих импульсов, либо остаются постоянными.

В первом случае режим работы инвертора сохраняется неизменным, но для изменения параметров схемы требуется введение в нее коммутирующих элементов, увеличивающих габариты и снижающих надежность работы устройства.

Во втором случае изменяется режим работы инвертора. С увеличением частоты или, что то же самое, с уменьшением T/τ напряжение Uam и токи через тиристоры возрастают, причем особенно существенно при малых значениях T/τ.

Для нахождения зависимости времени выключения tв от частоты следует нормировать его не относительно периода Т, а относительно величины τ, которая остается постоянной при изменении частоты.

При добротности Q<0,7 зависимость tв/τ(T/τ) имеет монотонный характер, убывая с увеличением частоты (уменьшением T/τ).

Если Q>0,7, то зависимость tв/τ(T/τ) имеет две экстремальные точки. Для среднего из рекомендованных значений Q = 1,5 максимальное значение tв соответствует параметру T/τ= 5,0, а в пределах изменения T/τ = 3÷9 величина tв уменьшается не более чем на 25 %.

Уменьшение времени выключения tв во время первого цикла работы может быть учтено с помощью зависимостей, приведенных в табл. 3-1.

На основании сказанного можно сделать вывод, что для работы в диапазоне частот желательно выбирать параметры схемы таким образом, чтобы величина T/τ изменялась в пределах от 3 до 9, что обеспечивает меньшие изменения времени выключения tв, и, следовательно, большую устойчивость работы инвертора.

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