Конспект лекций по курсу “Электрический привод”, страница 39

На рис.7.1.5 представлена диаграмма напряжений и токов инвертора при работе в режиме синусоидальной ШИМ.

Рис.7.1.5 Диаграмма напряжений и токов инвертора и двигателя при работе в режиме синусоидальной ШИМ

На рис.7.1.5 изображены: u_оп – опорное напряжение, u_yn - напряжения управления, u_c, i_c – напряжение и ток конденсатора, i_i1, i_i4 – токи двух плеч транзисторного моста, u₁₂ – линейное напряжение на выходе инвертора, u₁, i₁ – напряжение и ток фазы инвертора и двигателя.

На рис.7.1.6 представлена аналогичная диаграмма напряжений и токов инвертора при работе инвертора в режиме перемодуляции.

Рис.7.1.6 Диаграмма напряжений и токов инвертора и двигателя при работе в режиме перемодуляции

В идеализированном инверторе (при мгновенных переключениях токов в полупроводниковых элементах) ток фазы двигателя всегда протекает через то плечо инвертора, на транзистор которого подан управляющий импульс.

В режиме синусоидальной ШИМ действующее значение основной составляющей фазного напряжения нагрузки

.                                                                                 (7.1.5)

Если коэффициент модуляции равен 1, то

.                                                                                         (7.1.6)

В режиме фазной коммутации

                                                                       (7.1.7)

Если индуктивности двигателя малы, то в режимах перемодуляции и особенно фазной коммутации возможны значительные искажения формы токов двигателя – увеличение 5, 7 и других высших гармонических составляющих токов.

В режиме синусоидальной ШИМ возможно введение в напряжения управления инвертора составляющих нулевой последовательности, как указано на рис.6.2.3. Это позволяет на 13 % увеличить соотношение напряжения на входе и выходе инвертора, то есть повысить использование его по напряжению

.                                                                 (7.1.8)

Следует отметить, что через инвертор напряжения активная мощность может передаваться из цепи выпрямленного напряжения в двигатель и в обратном направлении. В первом случае токи протекают в основном через транзисторы и в меньшей степени через диоды. При обратном направлении передачи энергии токи протекают в основном через диоды и в меньшей степени через транзисторы.

В рассмотренной схеме электропривода для формирования выходных напряжений инвертора используется два уровня напряжения – 0 (при коротком замыкании фаз нагрузки) и напряжение конденсатора. По этому признаку рассматриваемый инвертор и преобразователь частоты называют двухуровневыми.

§ 7.2.  Электроприводы с асинхронными двигателями и активными преобразователями частоты

Использование в электроприводах активных преобразователей частоты позволяет обеспечить:

-  рекуперацию энергии в питающую сеть;

-  работу при практически синусоидальных токах сети;

-  работу с заданным коэффициентом мощности сети;

-  регулирование выпрямленного напряжения с целью оптимизации режимов работы электропривода.

Возможные применения электроприводов с активными преобразователями – системы, в которых требуется рекуперация энергии в питающую электросеть, например, тяговые приводы, автономные установки с асинхронными генераторами.

Схема с преобразователем частоты с двухуровневым активным выпрямителем АВ и двухуровневым автономным инвертором напряжения ИН изображена на рис.7.2.1.