Инверторный режим управляемых выпрямителей. Физические основы работы управляемых выпрямителей

1.4. Инверторный режим управляемых выпрямителей

В данном разделе рассматриваются физические основы работы управляемых выпрямителей в инверторном режиме.

На рис.1.14 приведена схема однофазного нулевого управляемого выпрямителя, нагрузкой которого служит двигатель постоянного тока . Полагаем, что выпрямленный ток  идеально сглажен (), а коммутация вентилей мгновенная.

В соответствии с выражением (1.1), выпрямленная ЭДС на нагрузке преобразователя (между точками 0 и 1) равна

Из последнего соотношения следует, что при изменении угла  от нуля до , выпрямленная ЭДС  (постоянная составляющая мгновенной ЭДС  на нагрузке) изменяется от максимального значения  до нуля. При этом ток нагрузки  и выпрямленная ЭДС на нагрузке  имеют одинаковые знаки, а, следовательно, мощность в цепи выпрямленного тока  положительна, нагрузка преобразователя потребляет энергию из питающей сети. Такой режим работы преобразователя называется выпрямительным. При работе преобразователя в выпрямительном режиме двигатель  работает в двигательном режиме и выпрямленный ток  равен

, где  - активное сопротивление якорной цепи двигателя;  - ЭДС машины  в двигательном режиме.

Кривые выпрямленной ЭДС и выпрямленного тока для выпрямительного режима работы однофазной нулевой схемы приведены на рис.1.15.

При увеличении угла отпирания  от  до  выпрямленная ЭДС  меняет знак и изменяется от нуля до максимального по абсолютной величине отрицательного значения - .

В этом случае выпрямленная ЭДС  и выпрямленный ток  имеют противоположные знаки, мощность в цепи выпрямленного тока  отрицательна, нагрузка преобразователя отдает энергию в питающую сеть переменного тока. Такой режим работы преобразователя называется инверторным. В инверторном режиме роботы преобразователя двигатель переводится в генераторный режим. Выпрямленный ток в инверторном режиме определяется из выражения

, где  - ЭДС машины  в генераторном режиме.

Кривые выпрямленной ЭДС и тока для инверторного режима приведены на рис.1.16.

Таким образом, инвертирование - процесс обратный выпрямлению и представляет собой преобразование постоянного тока в переменный. Вентильные преобразователи, осуществляющие процесс инвертирования, называются инверторами.

В рассматриваемом случае в сети переменного тока, питаемой инвертором, содержатся посторонние источники синусоидальной ЭДС, причем много большей мощности, чем источник постоянной ЦЦС в цепи постоянного тока инвертора. Именно поэтому ЭДС трансформатора сохраняет свою форму синусоидальной. Инвертор, работающий на сеть переменного тока, в которой имеются другие источники энергии со значительно большей мощностью, называется зависимым или ведомым сетью.

Необходимо помнить, что при переходе от выпрямительного режима к инверторному ток нагрузки не меняет направления. Также необходимо помнить, что инверторный режим работы возможен лишь при наличии в цепи выпрямленного тока источника электрической энергии, а именно источника ЭДС или источника тока.

Преобразователь, работающий в инверторном режиме, препятствует протеканию тока, вызываемого внешним источником в цепи постоянного тока. Поэтому ЭДС  и  в инверторном режиме часто называют соответственно мгновенным и средним значениями противо-ЭДС инвертора.