Захист від перенапруг

Процеси, що відбуваються у вентильних перетворювачах, часто супроводжуються перенапругами, які, впливаючи на вентилі, можуть призвести до їхнього пробою, що спричиняє коротке замикання. Основним видом перенапруг є комутаційні схемні перенапруги, що спричиняються періодичним переходом вентилів із закритого стану у відкритий, і навпаки.

Для захисту від комутаційних перенапруг застосовуються RC-ланцюжок, який вмикається паралельно тиристорам (рис. 5).

Для схем з напругою менше ніж 1000 В рекомендуються такі параметри: R_vs=50 - 200 Ом, С_vs = 0,2 - 1 мкФ.

Рис. 5. Схема вмикання RC-ланцюжка

Також можно визначити параметри RC-ланцюжка. Ємність конденсатора визначається так:

, (47)

де U_к – напруга короткого замикання трансформатора, в.о.;

W - кругова частота напруги мережі, с^-1;

I_{зв m} – максимальне значення зворотного струму, А;

I_dv - середній струм, який протікає через тиристор, А;

U_{v m} - найбільше значення напруги на тиристорах, В.

Максимальне значення зворотного струму:

(48)

де t - час зворотного відновлення замикаючих властивостей вентиля, с. Опір вибирається дорівнюючим

(49)

7. Аналіз роботи автономного інвертора напруги та розрахунок графіків миттєвих значень струму в установленому режимі для заданої частоти

7.1. Аналіз роботи автономного інвертора напруги

У розрахунково-пояснювальній записці необхідно докладно описати роботу трифазного інвертора напруги: зобразити діаграмами миттєвих значень напруги на навантаженні та показати контур протікання струму.

При однократної комутації та тривалості провідного стану 180 ел. град. необхідна одночасна робота двох ключів в одній фазі та одного ключа в другій. На затвори вентилів VT1 ÷ VT6 подаються імпульси управління тривалістю 180 ел. град., зсунуті один відносно одного на 60 ел. град. (рис. 2). При такій послідовності імпульсів управління протягом напівперіоду три рази змінюються схеми підключення фаз. На

прикладі будь-якої з фаз АІН потрібно скласти еквівалентні схеми заміщення ланцюга навантаження для кожного інтервалу тривалості провідного стану ключів, а також розрахувати миттєві значення струму.

При широтно-імпульсній модуляції виконується безліч комутацій вентилів протягом напівперіоду напруги живлення. На прикладі однієї з фаз необхідно показати принцип формування напруги на навантаженні при застосуванні ШІМ.

7.2 Розрахунок миттєвих значень струму для заданої частоти

При використанні закону частотного управління має виконуватися умова

, (50)

де U₂ – напруга на виході перетворювача частоти, В;

f₂ – необхідне значення зниженої частоти, Гц.

(51)

де D - потрібний діапазон регулювання швидкості.

Діюче значення напруги на виході АІН залежить від її частоти та визначається

, (52)

де U_н – номінальна фазна напруга асинхронного двигуна, В.

Потрібне значення напруги в ланці постійного струму, яке відповідає заданому значенню частоти:

, (53)

Кут вмикання тиристорів тиристорного перетворювача при заданому значенні частоти одержимо так:

(54)

Для заданої частоти АІН визначається активний та індуктивний опори фази асинхронного двигуна:

(55)

(56)

де s₂ – збільшене ковзання.

(57)

Кут зсуву між струмом асинхронного двигуна і вихідною напругою перетворювача частоти:

(58)

Протягом одного напівперіоду три рази змінюються схеми підключення фаз. Миттєве значення струму однієї фази протягом напівперіоду складається з трьох відрізків експоненціальних функцій. Рекомендується виконувати розрахунок струму на прикладі фази А:

; (59)

; (60)

(61)

. (62)

Параметр, який характеризує навантаження інвертора

(63)

На кожному інтервалі розрахунку wt відлік часу треба починати з нуля. Розрахунок виконувати протягом періоду. Криву миттєвих значень струму слід будувати на одному графіку з напругою відповідної фази з урахуванням кута навантаження j_е2.

8. Аналіз роботи силової частини тиристорного перетворювача

Необхідно без розрахунку виконати побудову діаграм напруг і струмів при роботі тиристорного перетворювача у випрямному та в інверторному режимах за умови, що кут α = β. Слід показати шляхи протікання струму при передачі енергії від мережі до двигуна, та навпаки.

Розрахунок і побудову зовнішньої характеристики виконати для двох режимів роботи – випрямного та інверторного. Розрахунок здійснити спрощено по трьох точках. Частота на виході перетворювача частоти дорівнює номінальному значенню.