6.3. Захист від перенапруг.

Процеси, що протікають у вентильних перетворювачах, часто супроводжуються перенапругами, що, впливаючи на вентилі, можуть привести до їх пробою, що викликає коротке замикання. Основним видом перенапруг є комутаційні схемні перенапруги, що викликаються періодичним переходом вентилів із закритого стану у відкрите і навпаки.

Для захисту від комутаційних перенапруг застосовується RC-ланцюжка, яка включається паралельно тиристором (рис 5), вибирається опір Rvs=100 Ом, ємність Сvs=0,5 мкФ.

Мал. 5 Схема включення RC-ланцюжка

7. Аналіз роботи автономного інвертора напруги та розрахунок графіків миттєвих значень струму в установленому режимі для заданої частоти.

7.1 Опис роботи автономного інвертора напруги.

При заданій тривалості провідного стану ключів =180 завжди одночасно відкрити три керуємих вентиля різних фаз, що забезпечує незалежність форми кривої вихідної напруги на навантаженні при зміні його параметрів. На рисунку 7 представлені алгоритм перемикання транзисторів інвертора, а також діаграми миттєвих значень напруги і струму в фазі А. Як видно з алгоритму перемикання транзисторів інвертора, при =180 можливі в незалежних сочетаннь відкритих і закритих станів керуємих вентилів. Кожному сочетанню відповідає своя еквівалентна схема (рис. 7)

Мал. 6 Діаграми провідного стану транзисторів і формування

напруги на навантаженні при з’єднані фаз у “зірку”

Мал. 7 Еквівалентні схеми під’єднання фаз інвертора

З еквівалентних схем видно, що при з’єднанні навантаження зіркою кожна фаза ввімкнена або паралельно іншій фазі і послідовно з третьою, або послідовно з двома іншими фазами, з’єднаними паралельно. Тому до кожної фази прикладається нfпруга, яка дорівнює Ud/3 або 2Ud/3 (при рівних опорах фаз) і фазна напруга на навантаженні має двохстепеневу форму.

Покажемо контур протікання струму в фазі А для кожного інтералу провідного стану ключів.

0. 1: Відкривається транзистор VT1, однако струм під дією ЕРС самоіндукції фази А зберігає свій старий напрямок і замикається по контуру:

0. 6 : Інтервал 0-6 відповідає куту зсуву фаз між струмом асинхронного двигуна і вихідною напругою АІН =80^о (див. пункт 7.2) . Напрямок струму зберігається , а контур буде:

6- 2 : Струм змінює напрямок і протікає по контуру

0. 3 : Напрямок зберігається

0. 4 : Закривається транзистор VT1 і відмикається транзистор VT2, однак струм , який підтримується ЕРС самоіндукції, зберігає свій напрямок по контуру

0. 6’ : Напрямок протікання струму залишається такий же, як на інтервалі 3-4, а контур буде такий

Zb

VD3

Co

VD2

Za

6’- 5 : Струм змінює свій напрямок і контур протікання

0. 6 : Напрямок зберігається, а контур буде такий

VT5

Zc

Za

VT22

«-»

Значно поліпшити гармонійний склад напруги на навантаженні можливо при використанні широтно-імпульсної модуляції (ШИМ) вихідної напруги інвертора. При широтно-імпульсній модуляції формування кривої вихідної напруги здійснюється шляхом багаторазового перемикання транзисторів з високою частотою , яка називається несущою, або частотою комутації (рис. 8 а. Тривалість імпульсів несущої частоти змінюється з кожним періодом відповідно до закону напруги керування (модулюючої напруги).

Це досягається при порівнянні опорної (пилкоподібної) напруги несущої частоти з кривою модулюючої напруги , частота якої визначає частоту вихідної напруги. У момент рівності напруг і (точки а, б на рис. 5.11,а,б) відбуваються перемикання транзисторів.

При двохполярній ШИМ (рис. 8,а) транзистори протилежних пліч VT1, VT2 і VT3, VT4 перемикаються в кожен період несущої частоти.

При однополярній ШИМ (рис. 8,б) транзистори VT1, VT2 комутирують при формуванні позитивних, a VT3, VT4 - негативних напівперіодів вихідної напруги. Однополярна ШИМ має кращий гармонійний склад вихідної напруги в порівнянні з двохполярною. При пилкоподібній опорній напрузі відбувається модуляція одного з фронтів імпульсів несущої частоти (рис. 8,a,6). Така ШИМ називається однобічною. Якщо як опорна напруга використовуються напруга з імпульсами трикутної форми, відбувається модуляція обох фронтів, і ШИМ називається двобічною.

Позначимо час ввімкнутого стану транзисторів VT1, VT2 - t1, а транзисторів VT3, VT4 - t2 (рис. 8а). Тоді значення напруги на навантаженні, усереднене за період несущої частоти, дорівнює

Характер кривої визначається видом модулюючої напруги, відповідно до якого змінюються значення і . На практиці використовуються різні закони зміни модулюючої напруги - синусоїдальний, трапецеїдальний, трикутний, прямокутний і т.д.

Мал. 8 Діаграми роботи АІН при використанні

широтно-імпульсної модуляції