ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ПРЯМЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ С ЕСТЕТСТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ ТИРИСТОРОВ

Принцип действия Рис. 1. Преобразователь частоты с непосредственной связью: а) схема, б) диаграмма напряжения при активной нагрузке Преобразованием частоты называют процесс преобразования переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты. Принцип работы рассматриваемых преобразователей частоты таков, что в каждый момент времени нагрузка связана с питающей сетью через вентили. Поэтому такие преобразователи называют преобразователями с непосредственной связью. На рис. 1: f 1 – частота питающей сети, f 2 – частота первой гармоники напряжения на нагрузке 1/(2mf 1 ) – длительность пульсации n/(2mf1) – длительность пульсаций на полупериоде выпрямленного напряжения f 2 =mf 1 /(m+2n-2)

Принцип действия Рис. 2. Диаграммы первых гармоник тока и напряжения при активно-индуктивной нагрузке При активно-индуктивной нагрузке, когда ток отстает от напряжения, имеются участки, на которых накопленная энергия возвращается в сеть. Для протекания тока из цепи нагрузки в сеть соответствующую группу тиристоров переводят в инверторный режим работы. Рис. 3. Преобразователь частоты на основе тиристорных групп При формировании трехфазного выходного напряжения преобразователя частоты на практике используют преобразователи, выполненные на основе двух групп тиристоров.

Уменьшение искажений выходного напряжения ПЧ Рис. 4. ПЧ, работающий на активно- индуктивную нагрузку Рассмотрим работу ПЧ на активно-индуктивную нагрузку. Для плавного перехода от выпрямительного режима к инверторному применяют согласованное управление тиристорами обоих групп. Принцип этого управления состоит в подаче импульсов управления так, чтобы тиристоры группы I могли работать один полупериод в выпрямительном режиме с углом απ/2, а второй полупериод – в инверторном режиме с углом α= π-β. Однако выходное напряжение такого преобразователя в общем случае несинусоидальной. Содержание высших гармоник в выходном напряжении может быть значительно уменьшено, если углы управления α= π-β изменять по арккосинусному закону α= π-β=arcos(ksinω 2 t), где k – отношение амплитуд напряжения на входе и выходе преобразователя, ω 2 – частота выходного напряжения.

Уменьшение искажений выходного напряжения ПЧ Рис. 5. Диаграммы выходного напряжения ПЧ и углов управления При таком способе управления содержание высших гармоник в выходном напряжении значительно уменьшается, а его форма становится близкой к синусоидальной.

Уменьшение искажений выходного напряжения ПЧ Рис. 6. Диаграммы выходного напряжения ПЧ а) 6-пульсного, б) 12-пульсного