2.12.5.3 Включение выпрямительного комплекта во время прорыва инвертора.

Такая авария характерна для реверсивных преобразователей с раздельным управлением комплектами. В нормальном режиме работы управляющие импульсы всегда поступают на один из вентильных комплектов и переключение с одного комплекта на другой допускается только в момент, когда ток, проходящий через тиристоры, снизится до нуля.

Для контроля проводящего состояния тиристоров часто применяют трансформаторы на стороне переменного тока, которые воздействуют на логическое переключающее устройство, формирующее разрешающий сигнал на переключение комплектов. Если при работе комплекта II инвертором произойдет прорыв через тиристоры , , то, как было показано ранее, ток в обмотках трансформатора будет спадать до нуля и ЛПУ выдаст разрешающий сигнал на включение комплекта I. При включении, которого образуется короткое замыкание через проводящие тиристоры: , . Через тиристоры аварийного контура проходит суммарный ток прорыва инвертора и короткого замыкания выпрямителя.

В результате такой аварии могут возникнуть весьма высокие значения токов, приводящие к выходу из строя тиристоров и аппаратуры. Такая авария может быть исключена применением специальных схемных решений, не допускающих включения одного комплекта при аварии в другом.

2 Модуль 2. Преобразователи переменного тока

Процесс преобразования постоянного напряжения в переменное в силовой электронике называют инвертированием. Устройства, осуществляющие такое преобразование, называют инверторами. Различают два типа инверторов:

- зависимые инверторы или инверторы, ведомые сетью;

- независимые или автономные инверторы.

Ведомый сетью инвертор работает при наличии в его выходной цепи источника переменного напряжения, который задает форму, частоту и величину выходного напряжения.

Автономный инвертор может работать при отсутствии на его выходе каких либо источников переменного напряжения. При этом частота выходного напряжения автономного инвертора определяется частотой импульсов управления вентилями инвертора, а форма и величина выходного напряжения – характером, величиной нагрузки и его схемой.

Различают три типа автономных инверторов: инверторы тока (АИТ), резонансные инверторы (АИР) и инверторы напряжения (АИН).

2.1 Автономные инверторы тока

2.1.1 Параллельный инвертор тока

Рис. 2.1.1.

На входе инвертора тока, рисунок 2.1.1 устанавливают источник постоянного тока. Режим источника тока на входе инвертора, получающего питание от источника напряжения, создается путем включения в цепь источника питания дросселя L_d c индуктивностью, достаточной для подавления возможных пульсаций входного тока. Кроме того, L_d выполняет функции фильтра высших гармоник, так как к нему в любой момент времени прикладывается разность между неизменным напряжением источника питания и пульсирующим напряжением на выходе автономного инвертора (АИ). Препятствует разряду конденсатора на источнике питания во время коммутации токов тиристоров, а также обеспечивает апериодический режим работы инвертора, характеризующийся малыми пульсациями входного тока.

Рис. 2.1.2.

Кривая выходного напряжения формируется при поочередной проводимости тиристоров расположенных по диагонали, рисунок 2.1.2. В результате на выходе инвертора формируется прямоугольный, двуполярный ток. Для обеспечения протекания такого тока выходная цепь должна иметь малое внутреннее динамическое сопротивление. Практически это обеспечивается включением на выход вентильного коммутатора конденсатора C, протекание через который прямоугольного, двуполярного тока порождает переменное изменяющееся по экспоненциальному закону напряжение, что позволяет после него подключить любую реальную нагрузку с индуктивностью, не допускающей скачков тока. Кроме того, конденсатор выполняет роль энергетического буфера по току между выходом инвертора с разрывным током и нагрузкой, участвует в формировании выходного напряжения и обеспечивает искусственную коммутацию тиристоров, то есть выключение тиристоров под действием напряжения заряженного конденсатора, прикладываемого к ним в обратном направлении.

При проводящих тиристорах VS₁, VS₄ конденсатор C заряжается от источника входного напряжения с полярностью плюс слева и минус справа. В момент отпирания VS₂, VS₃ напряжение конденсатора прикладывается с запирающей полярностью к раннее проводившим тиристорам VS₁, VS₄ и выключает их. Конденсатор начинает перезаряжаться в обратную полярность, за время действия обратного напряжения t_вост тиристоры VS₁, VS₄ должны успеть восстановить свои запирающие свойства. Из чего следует, что автономный инвертор тока имеет ограничение на предельное значение тока нагрузки, поскольку с ростом тока нагрузки ускоряется процесс перезаряда конденсатора после каждой коммутации, а значит, уменьшается время приложения к тиристору отрицательного напряжения для восстановления его управляющих свойств.

Рис. 2.1.3.

Зависимость относительного выходного напряжения от относительной проводимости нагрузки или квазивнешняя характеристика инвертора тока показана на рисунке 2.1.3.

Достоинства параллельного инвертора тока:

- малые пульсации входного тока;

- возможность реверса направления потока мощности без изменения направления тока при переходе в режим выпрямления.

Недостатки:

- не допускает режимов холостого хода, и имеет ограничение по предельному току нагрузки;

- имеет внешнюю характеристику с участком резкого спада выходного напряжения при малых токах нагрузки;

- имеет форму выходного напряжения зависящую от величины нагрузки (треугольную в режимах близких к холостому ходу, и квазисинусоидальную в режимах предельных нагрузок);

- является инерционным преобразователем, так как скорость изменения режима определяется скоростью изменения тока в реакторе с большой индуктивностью L_d;

- не рационален для получения низких частот выходного напряжения, так как при этом возрастают массогабаритные показатели реактора и конденсатора.

Для ослабления указанных недостатков схему параллельного инвертора тока модернизируют за счет:

- введения дополнительных конденсаторов на выходе инвертора;

- введения отсекающих вентилей;

- введения вентилей обратного тока;

- введения тиристорно-индуктивного регулятора;

- применения широтно-импульсной модуляции выходного тока инвертора;

- применения векторного регулирования.