Statik invertorlar haqida umumiy ma'lumot

invertorlar

Statik invertorlar haqida umumiy ma'lumot
Elektr energiyasi iste'molchilarining sifati, kuchlanish darajasi, oqim turi bo'yicha zamonaviy talablari maxsus qurilmalar - doimiy kuchlanish konvertorlari (DCV) yoki oqimdan foydalanishni talab qiladi. Ilgari bunday konvertorlar turli xil modifikatsiyadagi aylanadigan elektr mashinalari ("motor-generatorlar") asosida qurilgan. 50-yillarning o'rtalaridan boshlab ^, kuchli tranzistorlar paydo bo'lganida va ularning kommutatsiya rejimida ishlash xususiyatlari nazariy jihatdan o'rganilganda, turli xil quvvatlar, kirish va chiqish kuchlanishlari va chastotalari uchun tranzistorli statik doimiy elektr energiyasini o'zgartirgichlarning birinchi ishlanmalari paydo bo'ldi. paydo bo'ldi. Elektr mashinasi konvertorlari bilan taqqoslaganda, elektr energiyasining tranzistorli konvertorlari quyidagi afzalliklarga ega:
- qurilmaning tayyorlik vaqtini (5÷10) martaga qisqartirish (sekundning fraktsiyalarigacha);
- akustik shovqin darajasini pasaytirish;
- giroskopik effektni istisno qilish;
- mexanik stressga chidamliligini oshirish;
- samaradorlik koeffitsienti qiymatining oshishi;
- kichik hajm, vazn;
- yuqori operatsion ishonchliligi va xizmat muddati.
7.2. Statik konvertorlarning strukturaviy sxemalari
7.2.1. Invertorga asoslangan statik konvertorning strukturaviy diagrammasi
Inverter - bu doimiy kuchlanishni yuqori chastotali o'zgaruvchan tok kuchlanishiga aylantiruvchi qurilma. Invertorga asoslangan statik konvertorning blok diagrammasi shaklda ko'rsatilgan. 7.1.

Guruch. 7. 1 İnvertorga asoslangan statik konvertorning konstruktiv diagrammasi
Doimiy kuchlanishni AC kuchlanishga aylantirish jarayoni inverting deb ataladi va bu konvertatsiyani amalga oshiradigan qurilma inverter deb ataladi. Demak, inverting - bu rektifikatsiyaga qarama-qarshi bo'lgan transformatsiya. Shakl diagrammasi bo'yicha. 7.1a shuni ko'rsatadiki, birlamchi quvvat manbaidan (PIP) to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish inverterga (I) beriladi va inverterning chiqishidan iste'molchiga (P) yuqori chastotali o'zgaruvchan kuchlanish beriladi. Shaklning inverter pallasida. 7.1b, f _{1 \u003d 0} chastotali doimiy kuchlanish U ₁ chastotasi f ₂ \u003e 0 bo'lgan o'zgaruvchan kuchlanish U ₂ ga aylantiriladi . İnverterning sxema echimlariga qarab, chiqish kuchlanishi boshqa shaklga ega bo'lishi mumkin. (7.1b-rasm): to'rtburchaklar shakli (meander); bosqichli - ma'lum harmoniklarning kamaytirilgan tarkibi bilan ( kvazi-sinusoid ); shakli sinusoidalga yaqin. Umuman olganda, inverter shaklda ko'rsatilganidek, boshqarilishi mumkin (sozlanishi). 7.1b.
Statik chastota konvertorining strukturaviy diagrammasi
Agar konvertatsiya qilingan va aylantirilgan oqimlarning kuchlanishlari turli xil, lekin nolga teng bo'lmagan chastotalarga ega bo'lsa, unda bunday jarayon chastota konvertatsiyasi deb ataladi va mos keladigan qurilmalar chastota konvertorlari deb ataladi. Elektr ta'minoti tizimlarida konvertorlar odatda chastotani oshiradi va ularning blok diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 7.2.

Guruch. 7.2 Statik chastota konvertorining strukturaviy diagrammasi
Chastotani o'zgartirgichda rasm. 7.2a, f ₁ chastotali asosiy quvvat manbai (PIP) ning o'zgaruvchan kuchlanishi vana guruhi (V) va tekislash filtri (F) o'z ichiga olgan rektifikator qurilmasida (VU) oldindan rektifikatsiya qilinadi va keyin invertorga beriladi. (I), bu doimiy kuchlanishni kerakli chastota f ₂ ≠ f _{1 o'zgaruvchan tok kuchlanishiga aylantiradi} . Shaklda. 7.2b konvertatsiya tartibini ko'rsatadi va umuman uni funktsional birlik sifatida belgilash mumkin, uning kirishida f ₁ chastotasining U _{1 kuchlanishi} va chiqishda f ₂ > f chastotasining U _{2 kuchlanishi} ishlaydi . ₁ .
Chastotani o'zgartiruvchi elektr ta'minoti tizimlari transformatorsiz kirishga ega tizimlar deb ataladi.
7.2.3. Konvertorga asoslangan statik konvertorning strukturaviy diagrammasi
Ba'zi hollarda, elektr energiyasini minimal yo'qotish bilan bir qiymatning doimiy kuchlanishini boshqa qiymatning doimiy kuchlanishiga (odatda undan yuqori) aylantirish talab qilinadi. Bunday jarayon konvertatsiya deb ataladi va konvertor qurilmalari konvertorlar deb ataladi. Shunday qilib, konvertatsiyani doimiy (ya'ni nol chastotaga ega) oqimlarning kuchlanishlarini o'zgartirish deb hisoblash mumkin. Konverterning blok diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 7.3.

Guruch. 7.3 Konvertorning blok diagrammasi
Konverterda rasm. 7.3a, asosiy quvvat manbai (PIP) ning doimiy kuchlanishi birinchi navbatda inverterda (I) yuqori chastotali AC kuchlanishiga aylantiriladi, so'ngra transformator ( Tr ) tomonidan kerakli qiymatga o'zgartiriladi, vana guruhi tomonidan rektifikatsiya qilinadi ( B). To'g'rilangan kuchlanishning dalgalanishini tekislash filtri (F) yordamida bostirilgandan so'ng, kerakli doimiy kuchlanish U ₀₂ ≠ U _{01 olinadi} .
Shakldagi konvertor pallasida. 7.2b, inverter doimiy kuchlanishni yuqori chastotali o'zgaruvchan tok kuchlanishiga ( f _pr \u003d (50 ÷ 100) kHz) aylantirish uchun oraliq aloqa vazifasini bajaradi , bu rektifikatsiya va filtrlashdan so'ng yana doimiy kuchlanish U ga aylanadi. ₀₂ . Umumiy holda, konvertor bitta funktsional blok bilan belgilanishi mumkin, uning kirishida f _{1 \u003d 0} chastotali doimiy kuchlanish U ₀₁ va chiqishda - f 2 chastotali U ₀₂ kuchlanish mavjud _. \u003d 0.
Invertorlarning blok sxemasi va tasnifi
İnverter barcha turdagi statik konvertorlarning asosiy bo'g'ini bo'lib, uning elektr xususiyatlari statik konvertorning har qanday tuzilishi uchun talablarga javob berishi kerak. Konvertorlarning energiya samaradorligi va sifat ko'rsatkichlarini belgilaydigan asosiy energiya xususiyatlari quyidagilardir:
- samaradorlik, ya'ni konvertatsiya qilingan oqim kuchining aylantirilgan oqim manbai tomonidan berilgan quvvatga nisbati;
- turli xil bezovta qiluvchi omillar ta'sirida chiqish kuchlanishi va chastotasining barqarorligi: aylantirilgan oqim manbaining beqarorligi, atrof-muhit haroratining o'zgarishi, iste'molchi tomonidagi quvvatning o'zgarishi va boshqalar;
- chiqish kuchlanishining dalgalanishi;
- chiqish kuchlanishining shakli;
- chiqish kuchlanishining iste'molchi tomonidagi oqimga (yoki quvvatga) bog'liqligi bo'lgan yuk (tashqi) xarakteristikasi.
İnverterlarning ishlash printsipi iste'molchining doimiy kuchlanish manbaiga davriy ulanishiga asoslanadi, buning natijasida o'zgaruvchan tok iste'molchi tomonida oqadi. Statik konvertorlarda kommutatsiya kalit rejimida ishlaydigan elektron qurilmalar yordamida amalga oshiriladi. Bunday holda, elektron qurilma ikki holatda bo'lishi mumkin: u yopiq va uning oqimi nolga yaqin va elektron qurilmadagi kuchlanish kirish kuchlanishiga teng yoki ochiq va uning oqimi maksimal qiymat va elektron qurilmadagi kuchlanish nolga yaqin. Ikkala holatda ham, elektron qurilmada sarflanadigan quvvat kichikdir. Elektron qurilmaning yopiq holatdan ochiq holatga o'tishi va aksincha (kommutatsiya) juda tez sodir bo'ladi, shuning uchun kommutatsiya quvvatini yo'qotish ham kichikdir va bularning barchasi invertorlarning yuqori samaradorligini ta'minlaydi, bu odatda (80÷90) )% yoki undan ko'p .
Inverterning umumlashtirilgan blok diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 7.4 va kalit rejimida ishlaydigan elektron qurilmalarda ishlab chiqarilgan konvertor (P), o'zgaruvchan tokning chiqish kuchlanish chastotasi uchun boshqaruv sxemasi (CS), chiqish kuchlanishini etkazib beriladigan signalga aylantiruvchi chastotani boshqarish moslamasi (FCD) o'z ichiga oladi. CS, chiqish voltaj regulyatori (RVN), u amplitudaning qiymatini nazorat qiladi U _OUT , kuchlanishni boshqarish moslamasi (UUN), o'zgaruvchan kuchlanishning avtonom manbai (AIPN).

Guruch. 7.4 Inverterning umumlashtirilgan blok diagrammasi
Konverter (P) rasm. 7.4 asosiy quvvat manbaidan (PIP) doimiy kuchlanishni U _chiqish AC kuchlanishiga aylantiradi . Konverter chiqishi (P) bitta iste'molchiga (P1) yoki bir nechta iste'molchilarga (P1, P2 va boshqalar) ulanadi. P bloki konvertorning (P) elektron qurilmalarini vaqti-vaqti bilan ochadigan va yopadigan signallarni ishlab chiqaradigan boshqaruv sxemasi (CS) tomonidan boshqariladi. AC chiqish kuchlanishining chastotasini o'zgartirish uchun boshqaruv signallarining chastotasini o'zgartirish orqali boshqaruv tizimiga ta'sir qilish kerak. Buning uchun tashqi boshqaruv panelidan signal ishlatiladi (chastotani boshqaradigan ta'sirlar) yoki boshqaruv bloki bilan qayta aloqa tizimini tashkil etuvchi va chastotani taqqoslash moslamasini o'z ichiga olgan maxsus chastotani boshqarish moslamasi (FCD) joriy etiladi. UCH tarkibiga ham kiritilgan mos yozuvlar generatorining chastotasi bilan inverterning chiqishidagi signal. Qayta aloqa tizimi chiqish kuchlanishining chastotasini barqarorlashtiradi U _o'zgaruvchan tok.
Inverter AC chiqish kuchlanishining amplitudasini zaruriy sozlash shakl. 7.4 chiqish voltaj regulyatori (RNV) bloki tomonidan amalga oshiriladi, u ham boshqaruv panelidagi signallar (kuchlanishni boshqaradigan ta'sir) yoki qurilmani o'z ichiga olgan kuchlanishni boshqarish moslamasidan (UUN) ta'minlangan ta'sirlar bilan boshqariladi. chiqish kuchlanishini ba'zi mos yozuvlar kuchlanishi bilan solishtirish uchun, uning manbai ham UUN blokining bir qismidir. U _amplitudasi uning nominal qiymatidan farq qilsa, UUN chiqish boshqaruv signali RVN ga ta'sir qiladi . Shunday qilib, inverterning U _chiqishini avtomatik barqarorlashtirish ta'minlanadi.
Ko'pincha invertorlar boshqa avtonom AC kuchlanish manbalari (AIPN) bilan bir yoki bir nechta iste'molchilarni ta'minlaydigan umumiy AC tarmog'iga parallel ravishda ishlaydi.
Invertorlarning bir qator tasniflash xususiyatlari kiritilgan. Inverterlar quyidagilarni ajratib ko'rsatishadi:
· Amaldagi elektron qurilma (ED) turi bo'yicha:
- EP chiroq;
- tranzistorli EP;
- tiratron EP;
- tiristor EP.
· Konverter va boshqaruv sxemasi o'rtasidagi o'zaro ta'sirning tabiati bo'yicha:
- tashqi qo'zg'aluvchan invertorlar (ichki generator mavjud);
- o'z-o'zidan qo'zg'aluvchan invertorlar (ijobiy teskari aloqa mavjud);
· Inverter va o'zgaruvchan kuchlanishning avtonom manbai o'rtasidagi o'zaro ta'sirning tabiati bo'yicha:
- avtonom invertorlar (barcha boshqa manbalar tarmoqdan uzilganda ishlashga qodir);
- avtonom bo'lmagan invertorlar (tarmoqdagi boshqa avtonom kuchlanish manbalari bo'lmasa, invertorlar ishlay olmaydi);
· AC chiqish kuchlanishining fazalari soni bo'yicha:
- bir fazali invertorlar;
- uch fazali invertorlar;
- va hokazo.
· AC chiqish kuchlanishining shakliga ko'ra:
- sinusoidal chiqish kuchlanishiga ega invertorlar;
- to'rtburchaklar chiqish kuchlanishiga ega invertorlar;
- va boshqalar.
· Konverter sxemasining turi bo'yicha;
· Boshqaruv tizimiga ko'ra;
· Chiqish kuchlanishlari va chastotasini barqarorlashtirish va nazorat qilish mavjudligi bilan.
7.4. Tashqi qo'zg'alish bilan tranzistorli bir uchli invertorlar
7.4.1. Tashqi qo'zg'alish va tranzistorlarning ketma-ket ulanishi bilan bitta uchli invertorlar
Transistorlar ketma-ket ulangan eng oddiy invertorlar uchun ikkita variant mavjud, ular rasmda ko'rsatilgan. 7.5. Invertorning chiqishida bo'g'uvchi bo'lgan birinchi sxema anjir. 7.5a, ikkinchisi - tranzistor bilan (7.5.b-rasm).
Transistorlar inverter davrlarining VT-rasm. 7.5 kalit rejimida ishlaydi. Tekshirish kuchlanishi to'rtburchaklar shaklga ega. Shakldagi sxemaning ishlashini ko'rib chiqing. 7.5a-rasmda ko'rsatilgan vaqt diagrammalaridan foydalangan holda. 7.6.