- •Тема 1. Випрямлячі напруги змінного струму.
- •1.1. Схеми випрямлення.
- •Тема 2. Згладжувальні фільтри.
- •2.1. Принципи роботи згладжувальних c і l фільтрів
- •Тема 3. Стабілізатори напруги і струму.
- •3.1. Параметричні стабілізатори напруги (псн)
- •3.2. Компенсаційні стабілізатори напруги
- •3.3. Ксн з широтно-імпульсною модуляцією.
- •3.3.1. Імпульсні стабілізатори понижувального типу.
- •3.3.2. Імпульсні стабілізатора підвищувального типу.
- •3.3.3. Імпульсні стабілізатори інвертуючого типу.
- •Тема 4. Помножувачі випрямленої напруги
- •Тема 5. Керовані випрямлячі
- •Тема 6. Інвертори.
- •6.1. Інвертори ведені мережею.
- •6.2. Автономні інвертори.
- •6.2.1. Інвертори струму
- •6.2.2. Інвертори напруги
- •6.2.3. Резонансні інвертори.
- •Тема 7. Перетворювачі частоти
- •7.1. Перетворювачі частоти з безпосереднім зв’язком.
- •7.2. Перетворювачі частоти з проміжною ланкою постійного струму
- •7.3. Перетворювачі частоти з проміжною ланкою змінного струму (циклоінвертори)
- •Тема 8. Тиристорне регулювання напруги змінного струму
7.1. Перетворювачі частоти з безпосереднім зв’язком.
Перетворення частоти базується на імпульсному керуванні на-півпровідниковими приладами (транзисторами або тиристорами).
а
б
Рис. 43. Однофазний перетворювач з безпосереднім зв’язком:
а – схема; б – часові діаграми.
Принцип
роботи покажемо на схемі однофазного
перетворювача частоти, схема якого
наведена на рис. 43. В додатний півперіод
вхідної напруги
подаємо імпульс керування
на тиристор
,
який відкривається і проводить струм
через дросель
і ліву поло-вину первинної обмотки
трансформатора
і одночасно заряджає-ться комутуючий
конденсатор
через праву половину первинної обмотки
і відкритий
.
Через половину заданого періоду
подаємо
на
,
який теж відкривається. Заряджений
конденса-тор
розряджається через
і
,
але оскільки струм розряджання протилежний
за напрямом струму
,
то він закри-вається, а конденсатор
перезаряджається на протилежну
полярність. При відкритому стані
струм від джерела
протікає через
,
праву половину первинної обмотки
трансформатора і на вторинній обмотці
отримуємо різнополярну напругу з
частотою
.
Аналогічно формується вихідна напруга при від’ємній пів синусоїді – комутуються тиристори і (рис. 43, б).
Оскільки
комутація
тиристорів
примусова
і
здійснюється конден-сатором
,
то частоту
можна змінювати зміною частоти ке-руючих
імпульсів
.
Струм через первинні обмотки протікає
через дросель з індуктивністю
,
тому за
законом комутації форма ви-хідної
напруги
буде близько до синусоїдної.
Перевагою таких перетворювачів частоти є їх простота і надій-ність в роботі. До основних недоліків слід віднести наявність гармо-нік вищих частот, створення магнітних завад для інших електрон-них пристроїв, модуляція амплітуди вихідної напруги частотою вхідної напруги .
7.2. Перетворювачі частоти з проміжною ланкою постійного струму
Структурна
схема такого перетворювача наведена
на рис. 44. В залежності від призначення
перетворювачі частоти
поділяють на
з фіксованою частотою
і
із змінною частотою.
Рис.
44. Структурна схема перетворювача
частоти з проміжною ланкою постій-ного
струму:
– керований випрямляч;
– автономний інвертора;
– електроприймач;
– схема керування випрямлячем;
– схема керуван-ня інвертором;
– вимірювач частоти вихідної напруги
.
Оскільки із змінною частотою призначаються, як правило, для регулювання швидкості асинхронних двигунів, то від цих перетворювачів вимагається із змінною частотою змінювати величину вихідної напруги . Це обумовлено ось чим.
Відомо, що напруга фази статора асинхронного двигуна
/7.1/
де
–
ЕРС фази статора, обумовленої основним
магнітним пото-ком
;
–
кількість витків фазної обмотки статора;
–
частота струму живлення;
–
обмотковий коефіцієнт.
З
(7.1) видно, що при збільшенні частоти
без зміни напруги живлення зменшиться
магнітний потік
,
оскільки зменшиться струм в обмотці
статора через збільшення індуктивного
опору
.
Отже, частота обертання ротора збільшиться,
але момент на валу зменшиться і, як
наслідок, недовикористання можливостей
двигуна.
При
зменшенні частоти напруги живлення
зменшиться індуктив-ний опір, збільшиться
струм статора, збільшиться
,
відбувається насичення магнітопровода
і, як наслідок, зменшується
,
зменшується індуктивність
і різко збільшується струм, що недопустимо.
Для
забезпечення роботи двигуна при
постійному
,
постій-ному ковзанні
,
незмінному ККД потрібно виконати умову
/7.2/
де
,
,
– номінальні напруга, частота і момент
на валу, передбачені паспортними даними;
,
– відповідно при іншій частоті
.
Ось тому в інверторах частоти необхідний тиристорний випрям-ляч, який дає змогу змінювати величину випрямленої напруги від-повідно зміні частоти.
Для прикладу розглянемо роботу найбільш розповсюдженого інвертора напруги на транзисторах (рис. 44).
Перевагою транзисторних перетворювачів напруги є здійснення комутації (відкривання і закривання) прямокутним імпульсом додатної і від’ємної полярності.
Принцип
роботи схеми, рис. 44, наступний. Хай в
момент часу
відкриті транзистори
,
і
,
через які протікають струми навантаження
,
,
.
Закриваємо
і відкриває-мо
.
Оскільки навантаження має активно-індуктовний
харак-тер, то струм
не може миттєво припинитися і продовжує
проті-кати через діод
.
Отже, діоди
усувають перенапру-гу на транзисторах
і відводять до джерела постійної напруги
індуктивну складову струму.
Шунтування
кожного транзистора діодом обов’язкове.
Транзис-тори ввімкнуті за мостовою
схемою і пропускають струм на протязі
періода
.
Рис. 45. Перетворювач частоти на транзисторах
Перемикання
транзисторів проводиться через кожні
в послідовності, згідно нумерації
транзисторів. Регулювання частоти
здійснюється шляхом широтно-імпульсної
модуляції сигналів керування: частота
вихідної напруги обернено пропорційно
ширині імпульсів керування, які подаються
на бази транзисторів.
