7.1. Методические указания

7.1.1. Работа силовой части инвертора

Схема силовой части трехфазного инвертора напряжения с квазисинусоидальным выходным напряжением аналогична схеме силовой части трехфазного инвертора напряжения с фиксированным временем включения транзисторов, функционирование которой исследовалась в лабораторной работе № 6, отличие инверторов состоит лишь в алгоритме управления транзисторами. На рис. 6.1 и рис. 6.2. представлены принципиальные схемы силовой части инвертора. Далее будем рассматривать работу инвертора только при симметричной нагрузке, когда схема включения нагрузки не влияет на характер процессов в инверторе.

В напряжении автономных трехфазных инверторов с фиксированными углами отпирания транзисторов 120, 150 и 180 эл. град. присутствуют гармоники с номерами 5, 7, 11, 13 и т. д., которые вызывают дополнительные потери и вибрацию в электродвигателях.

В инверторах с углами отпирания транзисторов 120 и 150 эл. град. при изменении нагрузки изменяется выходное напряжение, поэтому при активно-индуктивной нагрузке желательно, чтобы все три фазы были подключены к источнику питания или закорочены.

Схема силовых ключей автономного трехфазного инвертора и формирование результирующей намагничивающей силы (НС) F_, путем суммирования НС F_A, F_B и F_С отдельных фазных обмоток трехфазного электродвигателя при замыкании ключей 1, 2 и 6 приведены на рис. 7.1.

а) б) с)

Рис. 7.1. Формирование результирующей намагничивающей силы при замыкании ключей 1, 2 и 6: а) – схема силовых ключей; б) – токи обмоток электродвигателя; в) – результирующая намагничивающая сила

Если за единичное значение принять подключение фазы к плюсу питания, а за нулевое подключение к минусу питания, то текущий вариант подключения обмоток можно записать в виде трехразрядного двоичного слова с последовательностью фаз АВС. В табл. 7.1 приведены все возможные варианты подключения фаз при одновременном замыкании трех ключей и соответствующее им пространственное направление результирующей НС.

Из табл. 7.1 видно, что вектор результирующей НС осуществляет не плавное, а скачкообразное пространственное перемещение, что приводит вибрациям электродвигателя. Уменьшить амплитуду вибраций можно, повысив частоту переключения между соседними состояниями.

Поскольку средняя частота вращения вектора НС определяется необходимой частотой вращения электродвигателя, то необходимо многократно переключаться между соседними состояниями, то есть использовать принцип широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Меняя длительность нахождения вектора НС в каждом состоянии и введя паузу, когда все фазы подключены только к плюсу или только к минусу питания, можно управлять как средним направлением вектора НС так и его средней величиной.

Таблица 7.1

Пространственное перемещение вектора результирующей НС

Положение

результирующей

намагничивающей

силы