Рис. 2.5. Принципиальная схема управляемого
выпрямителя – инвертора
Для улучшения формы напряжения используется ШИМ. При этом в каждый момент времени в режиме ШИМ работает лишь один каскад преобразователя. Такой способ управления преобразователем принято называть многоуровневой ШИМ.
При формировании первого уровня положительной полуволны напряжения в фазе A импульсы управления подаются на входы транзисторов VT3, VT2, VT7, VT11. При этом на всем интервале 1 транзисторы VT7 и VT11 открыты постоянно, а один из транзисторов UZ1 (VT2 или VT3) обеспечивает широтно-импульсную модуляцию (например, VT2 может быть открыт постоянно, тогда ШИМ обеспечивает VT3, или наоборот). Ток протекает по цепи VT3–VD5–VT7–VD9–VT11–обмотка фазы А–VT2. При переходе к интервалу 2 инверторная, ячейка UZ1 переводится в режим амплитудно-импульсный модуляции (VT2 и VT3 открыты на всем интервале 2), а преобразователь UZ2 начинает работать в режиме ШИМ (например, VT7 открыт постоянно, а VT6 обеспечивает ШИМ ток протекает по цепи VT3–VT6–VD8–VD7–VT7–VD9–VT11–обмотка фазы А–VT2.
На третьем интервале преобразователи UZ1 и UZ2 переводятся в режим АИН, а UZ3 становится «активным» и начинает работать в режиме ШИМ. При этом путь прохождения тока будет следующим: VT3–VT6–VD8–VD7–VT7–VT10–VD12–VD11–VT11–обмотка фазы А–VT2.
На интервале 4 преобразователи частоты UZ2 и UZ3 продолжают работать в прежних режимах (UZ2– в режиме АИН, UZ3 – в режиме ШИМ). В UZ1 в течение длительности интервала открыт один транзистор VT3. Ток протекает по пути VT3–VT6–VD8–VD7–VT7–VT10–VD12–VD11–VT11– обмотки фазы A–VD1.
При переходе к пятому интервалу преобразователь UZ2 переводится в режим АИН, а UZ3 – в режим ШИМ.
Для изменения знака напряжения на выходе преобразователя с сохранением низшего его уровня достаточно перейти к управлению другой парой транзисторов в инверторе напряжения того каскада, который при этом был в активном состоянии. Дальнейший процесс формирования напряжения на выходе преобразователя аналогичен описанному.
Из анализа работы силовой схемы трехуровневого преобразователя частоты следует, что каждый из преобразователей UZ1–UZ9 поочередно работает в одном из трех режимов. Первый режим характеризуется тем, что выходное напряжение преобразователя равно нулю. Так, например, если при формировании положительной полуволны напряжения в фазе A в UZ1 открыт только один транзистор VT3, напряжение на выходных зажимах UZ1 будет определяться только падением напряжения в VD1 и VT3, т. е. близко к нулю. Второй вариант работы преобразователей каскадов – режим АИН. В третьем режиме преобразователи обеспечивают ШИМ.
Рис. 2.6. Схема трехуровневого преобразователя
В том случае, когда формирование выходного напряжения многоуровневого преобразователя частоты обеспечивает один каскад, именно он работает в режиме ШИМ, в остальных каскадах открыты по одному транзистору. Если в формировании напряжения участвуют несколько ячеек, одна из них работает в ШИМ, а остальные обеспечивают амплитудно-импульсную модуляцию.
С целью равномерного распределения потерь энергии между преобразователями UZ1–UZ9 и между транзисторами необходим соответствующий алгоритм управления.
Рис. 2.7. Кривая напряжения на выходе
преобразователя частоты при АИМ
В результате применения описанного алгоритма напряжение на выходе многоуровневого преобразователя частоты приобретает вид, показанный на рис. 2.8.
Рис. 2.8. Напряжение на выходе преобразователя
частоты при многоуровневой ШИМ
Преобразователи частоты с многоуровневой ШИМ можно строить на основе низковольтных каскадов, реализация которых не представляет трудностей (в отличии от высоковольтных каскадов). Увеличением количества преобразователя частоты можно повысить выходное напряжение преобразователя частоты до нужного значения. Поэтому преобразователь с многоуровневой ШИМ практически не имеет ограничений по уровню Uвых. Известны шестиуровневые преобразователи, используемые для питания асинхронных двигателей с номинальным напряжением 6 кВ.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.