Нулевой точки трансформатора

Временные диаграммы, иллюстрирующие работу схемы ведомого инвертора, показаны на рис.1.29.

На интервале 0 – α (рис. 1.29.) проводит вентиль 2. Его анодный ток i_a2 равный i_d , протекает под действием э.д.с. источника постоянного тока через вторичную обмотку трансформатора навстречу напряжению u_2-2, полярность которого указана на рис.1.25, в скобках. Полуволна напряжения u_2-2 отрицательной полярности определяет на этом интервале напряжение u_d инвертора.

По окончании интервала α, т.е. с опережением на угол β относительно точки π, подачей управляющего напряжения отпирается тиристор 1. Ввиду наличия реактивных сопротивлений в анодных цепях тиристоров наступает коммутационный процесс перехода тока с тиристора 2 на тиристор 1, длительность которого определяется углом γ. Как и в выпрямителях, этот процесс происходит под действием тока i_к в контуре с обоими проводящими тиристорами и характеризуется величиной u_d = 0. По окончании процесса коммутации i_a2 = 0, i_a1 = i_d.

На интервале π – θ, (θ = β – γ) - угол, в течение которого к тиристору 2 прикладывается обратное напряжение, необходимое для восстановления его запирающих свойств) до 2 π – β генератор обеспечивает протекание тока через другую вторичную обмотку трансформатора и тиристор 1. Участок напряжения u_2-1 определяет кривую напряжения u_d на этом интервале. В последующем процессы, протекающие в схеме, связаны с чередованием коммутационных интервалов, когда ток проводят два тиристора, и интервалов одиночной работы тиристоров. В связи с тем, что используются участки синусоид u_2-2 , u_2-1, соответствующие преимущественно отрицательным полуволнам, среднее значение напряжения инвертора U_d имеет полярность, противоположную режиму выпрямления.

Рис.1.29. Графики, пояняющие роботу инвертора по схеме с нулевой точкой.

Для выявления основных закономерностей в ведомом инверторе необходимо рассмотреть процессы, происходящие в короткозамкнутом контуре при работе двух тиристоров одновременно. Эти процессы, как и в выпрямителе, определяются свободной и принужденной составляющими тока короткозамкнутого контура. Повторив предыдущие исследования можно получить значение для напряжения U_d.

Если заменить угол α на угол β напряжение инвертора U_d при γ = 0 описывается тем же выражением, что и напряжение выпрямителя U_d. На рис. 1.30, показана обобщенная регулировочная характеристика преобразователя, ведомого сетью, в соответствии с которой при изменении угла α от 0 до π/2 преобразователь работает в режиме управляемого выпрямителя, а при изменении угла α от π/2 до π - β_min (т.е. при изменении угла β от π/2 до β_min) – режиме инвертора.

Зависимость напряжения инвертора от тока нагрузки называется входной характеристикой и имеет вид

Уравнение входной характеристики инвертора отличается от уравнения внешней характеристики выпрямителя параметром β под знаком косинуса и знаком «+»перед членом, учитывающим коммутационное падение напряжения. Коммутационное падение приводит к тому, что увеличение тока І_d обуславливает повышение напряжения U_d. В выпрямителях это соотношение обратное.

Графически входные характеристики инвертора изображаются семейством параллельных прямых с фиксированными значениями угла β (рис. 1.30.).

Рис. 1.30. Выходные характеристики инвертора.

Повышение тока І_d, как известно, сопровождается увеличением угла коммутации γ. По этой причине перемещение рабочей точки инвертора вправо по каждой характеристики вызывает уменьшение угла θ, представляемого тиристору для восстановления его запирающих свойств. При достижении некоторого значения тока І_dmax угол θ становится равным минимально допустимому значению θ_min..

При дальнейшем увеличении тока І_d необходимое условие восстановления запирающих свойств тиристоров не выполняется, что приводит к срыву инвертирования. Очевидно, с уменьшением угла β предел повышения тока І_d наступает при меньшем значении. Предельные значения тока І_d находят из точек пересечения входных характеристик, с так называемой ограничительной характеристикой инвертора (рис.1.30.). Уравнение ограничительной характеристики имеет вид

Графически ограничительная характеристика изображается прямой, имеющей наклон, обратный наклону входных характеристик инвертора. Для сравнения на рис.2.30. приведена также прямая с параметрами θ=0. Полученные соотношения применяются для расчета схемы инвертора.

Определим коэффициент мощности инвертора λ. Он равен произведению коэффициента искажения К на коэффициент сдвига cosφ. Поскольку коэффициент мощности принято считать положительным, то он для ведомого инвертора рассчитывается по абсолютной величине сosφ = сos (β – γ/2), из полученной формулы следует, что для увеличения коэффициента мощности необходимо осуществлять работу инвертора при наименьшем угле опережения β.

Принцип действия и характеристики однофазного ведомого инвертора, выполненного по мостовой схеме, подобны рассмотренной раннее схемы. Особенности мостовой схемы управляемого выпрямителя против схемы с нулевым выводом распространяются и на ведомые инверторы.