Проектирование реверсивного тиристорного преобразователя и пч

• Название: Проектирование реверсивного тиристорного преобразователя и пч
• Дата: 14.11.2021
• Размер: 1.13 Mb.
• Имя файла: proektirovanie_reversivnogo_tiristornogo_preobrazovatelya_i (1)..docx
• Тип: Курсовая; #271603
• страница: 11 из 12

Способы регулирования выходного напряжения преобразователей частоты с АИН

Применяют три структурных варианта преобразователей частоты с АИН, отличающихся методом регулирования напряжения [3,4]:

1) амплитудное регулирование напряжения с помощью управляемого выпрямителя;

2) амплитудно-импульсное регулирование напряжения с помощью неуправляемого выпрямителя и широтно-импульсного преобразователя на входе автономного инвертора;

3) широтно-импульсная модуляция (ШИМ), осуществляемая в АИН, который в этом случае выполняет функции регулятора напряжения и частоты.

При третьем варианте регулирования первой гармоники выходного напряжения ПЧ для достижения высокого коэффициента мощности источника питания используются неуправляемый выпрямитель и широтно-импульсная модуляция (ШИМ) выходного напряжения инвертора с целью получения близкой к синусоиде формы этого напряжения. В этом случае осуществляется модуляция напряжения несущей части (частоты коммутации ключей) сигналом основной частоты. Структурная схема преобразователей частоты на основе АИН с ШИМ представлена на рис. 2.3.



Рисунок 2.3 - Схема преобразователя частоты АИН с ШИМ

Регулирование частоты и величины выходного напряжения осуществляется за счет использования алгоритмов высокочастотного ШИМ-управления. Частота ШИМ составляет от двух до двенадцати килогерц, то есть во много раз превосходит выходную частоту АИН. Форма кривой выходного напряжения при этом представляет собой высокочастотную двухполярную последовательность прямоугольных импульсов. Частота импульсов определяется частотой ШИМ. Длительность импульсов в течение периода выходной частоты АИН промодулирована по синусоидальному закону. Форма кривой выходного тока, то есть тока АД, практически синусоидальна.

Достоинства структуры регулирования электроприводами на основе АИН с ШИМ:

1) практически неограниченный диапазон регулирования частоты и скорости;

2) некритичность к мощности и количеству подключенных АД, возможностью работы в режиме холостого хода и при отключенных АД;

3) высокий коэффициент мощности (cos) во всех режимах работы;

4) синусоидальность выходного тока, плавное бесскачковое вращение АД на скоростях, близких к нулевым;

5) высокие динамические показатели электропривода, обусловленные высоким быстродействием ШИМ-управления.

На основе вышесказанного выбираем для проектирования преобразователь частоты, построенный на основе автономных инверторов напряжения АИН с широтно-импульсной модуляцией ШИМ.

4. Принцип широтно-импульсной модуляции

На рисунке 2.4 представлены коммутационные функции, напряжения и токи АИН с ШИМ при опорном сигнале в форме несимметричной пилы.

С целью улучшения гармонического состава кривой выходного напряжения и регулирования его амплитуды применяются более сложные алгоритмы переключения транзисторов инвертора, при которых происходит дополнительная коммутация транзисторов в течение полпериода. ШИМ осуществляется за счет дополнительных переключений в 60⁰-градусной зоне той стойки вентилей, в которой замкнут один ключ в группе (при постоянно замкнутых ключах в противоположной). При включении этого ключа формируется импульс линейного напряжения, при его выключении и включении антипода нагрузка замыкается накоротко тремя ключами анодной, либо катодной группы трехфазного моста. Это переключение происходит в моменты совпадения напряжения управления U_y с опорным напряжением U_оп, которая имеет форму несимметричной, либо симметричной пилы с частотой _к (частота коммутации – несущая частота).



Рисунок 2.4 – Коммутационные функции, напряжения и токи АИН с ШИМ
при опорном сигнале в форме несимметричной пилы.

При синусоидальной ШИМ с опорным напряжением U_оп(t) несимметричной либо симметричной пилообразной формы сравнивают три синусоидальных сигнала основной частоты  (U_уА, U_уВ, U_уС), и в моменты равенства U_оп и сигналов управления происходит переключение соответствующей стойки ключей [4].

Синусоидальные управляющие сигналы для фаз А, В, С имеют вид

;

;

,

где – амплитуда сигнала управления.

Выражение для основной гармоники линейного напряжения U_AB на нагрузке имеет вид

,

где – напряжение источника (напряжение в звене постоянного тока);

– угол фазового сдвига фаз.

Выражение для основной гармоники фазного напряжения U_A на нагрузке имеет вид

.

Следовательно, изменяя значение U_уми , можно осуществлять регулирование амплитуды и частоты выходного напряжения.