Автономные инверторы тока

Схема силовых цепей трехфазного мостового инвертора тока приведена на рис. 5. 28.

Условные обозначения, принятые на рис. 5.28:

СУВ – схема управления выпрямителем;

РТ – регулятор тока;

СУП – схема управления инвертором;

ФП – функциональный преобразователь.

Рис. 5.28. Схема силовых цепей трехфазного мостового инвертора тока

Двухступенчатые преобразовательные устройства выполняются на основе выпрямителя трехфазного переменного напряжения сети и автономного инвертора, преобразующего выпрямленное напряжение в переменное трехфазное с регулируемой частотой и амплитудой. Несмотря на двукратное преобразование энергии и обусловленное при этом некоторое снижение КПД, преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока получили наибольшее распространение в регулируемом электроприводе.

В автономном инверторе тока управляемый выпрямитель, выполненный на тиристорах KS1...KS6, работает в режиме регулятора тока, а инвертор на тиристорах VS7...VS12 формирует требуемую частоту выходного тока. Фильтр с индуктивностью L0 обеспечивает сглаживание пульсаций выпрямленного тока

Тиристоры инвертора тока VS7...VS12, включенные по трехфазной мостовой схеме, пропускают ток в течение 120 эл. град. Переключение производится с периодичностью 60° в последовательности, соответствующей нумерации тиристоров. Диаграммы токов для каждой из фаз инвертора приведены на рис. 5.29.

Коммутация тока и компенсация реактивной мощности осуществляется конденсаторами С1...С3 на стороне переменного тока. При активно-индуктивной нагрузке на выходе инвертора и на тиристорах VS7..VS12 в моменты коммутации могут возникнуть значительные перенапряжения, обусловленные действием ЭДС самоиндукции нагрузки. Их ограничение достигается установкой соответствующих емкостей. При снижении частоты и при постоянном моменте на валу двигателя емкость конденсаторов возрастает обратно пропорционально квадрату частоты.

Рис. 5.29. Диаграммы токов для каждой из фаз инвертора

При переходе двигателя, питаемого от автономного инвертора тока, в генераторный режим изменяется направление противо-ЭДС инвертора, который переходит в режим работы выпрямителем, что могло бы вызвать увеличение тока в звене постоянного тока. Однако за счет сильной отрицательной обратной связи по току, которой охвачен выпрямитель, ток в звене постоянного тока сохраняется на прежнем уровне, а выпрямитель переводится в режим инвертора, ведомого сетью. Вследствие чего происходит рекуперация энергии в питающую сеть без изменения направления тока в звене постоянного тока.

Таким образом, в автономных инверторах тока легко реализуются тормозные режимы двигателя с рекуперацией энергии в сеть, что делает предпочтительным его применение в реверсивных электроприводах.

Более совершенной схемой этого класса является схема автономного инвертора тока с отсекающими диодами рис. 5.30.

В схеме автономного инвертора тока (рис. 5.30) конденсаторы С1...С6 отделены от нагрузки с помощью диодов VDl ...VD6, благодаря чему конденсаторы участвуют в работе инвертора лишь в сравнительно короткое время коммутации, а в остальное время ток через них не протекает. Это позволяет существенно уменьшить емкость конденсаторов.

Основные достоинства преобразователей частоты с автономными инверторами тока:

• • возможность рекуперации энергии в сеть;
• • близкое к синусоидальному выходное напряжение; безаварийность режима короткого замыкания в нагрузке.

Рис. 5.30. Схема силовых цепей автономного инвертора тока с отсекающими диодами

Недостатки:

• • ограничение выходной частоты на уровнеГц;
• • коммутационные перенапряжения на тиристорах, что заставляет усложнять силовую схему;
• • невозможность работы на групповую нагрузку;
• • существенные вес и габариты индуктивного фильтра.