Пронин М.В., Воронцов А.Г., Калачиков П.Н., Емельянов А.П. Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

Подождите немного. Документ загружается.

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

us1

uл12

is1

i31

Осциллограммы Расчетные кривые

Рис.4.5.7 Осциллограммы токов и напряжений на макете и в расчете

На рис.4.5.7 представлены кривые фазного напряжения сети u

, линейного напряже-

ния 1 вторичной обмотки трансформатора u

л12

, фазного тока сети i

, фазного тока 1 вторич-

ной обмотки трансформатора i

§ 4.6 Расчет искажений напряжения трехфазной сети при

напряжениях канонических и неканонических

гармон

значения) одним из основных показателей качества напряжения

сетей я

го наблюдения за установленный период времени определяются дей-

ствующ

питании полупроводниковых преобразователей

Одной из задач, возникающих при проектировании электроприводов, электроэнерге-

тических систем и многих других устройств, является оценка качества напряжения электри-

ческих сетей. Трехфазные сети имеют обычно ограниченную мощность, что выражается в

присутствии в фазах значительных индуктивностей. Во многих случаях к сетям подключены

полупроводниковые преобразователи соизмеримой мощности, которые потребляют несину-

соидальные токи. Это

приводит к появлению в

ических составляющих (в зависимости от типа преобразователя).

В соответствии с ГОСТ 13109-97 (Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего на

вляется коэффициент искажения синусоидальности напряжения. Измерение коэффи-

циента искажения синусоидальности K

осуществляется для междуфазных (фазных) напря-

жений. Для каждого i-

ие значения гармонических составляющих напряжения в диапазоне гармоник от 2-й

до 40-й, после чего вычисляется коэффициент искажения K

, как результат i-го наблюдения:

100= (4.6.1)

∑

111

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

В выражении (4.6.1) вместо действующего значения основной гармоники напряжения

допускается использовать номинальное напряжение U

ном

Коэффициент искажения синусоидально

зультат усреднения N наблюдений (N>8) на интервале времени, равном 3 с:

сти кривой напряжения определяется как ре-

Качество электрической энергии по коэффициенту искажения сину

∑

соидальности кри-

вой напряжения считается соответствующим требованиям ГОСТ 13109-97, если наибольшее

из всех измеренных в течение 24 ч значений коэффициентов искажения не прев

дельно допустимой величины, а значение коэффициента искажения, соответствующее веро-

= (4.6.2)

ышает пре-

ятности 95 %, не превышает нормально допустимой величины. Нормально и предельно до-

пустимые уровни коэффициента искажения

кривой напряжения для сетей различного напря-

жения указаны в таблице

4.6.1.

Таблица 4.6.1 Значения коэффициента искажения синусоидальности напряжения

Нормально допустимое значение при U

ном

Предельно допустимое значение при U

ном

0,38 кВ 6-20 кВ 35 кВ 110-330 кВ 0,38 кВ 6-20 кВ 35 кВ 110-330 кВ

8 % 5 % 4 % 2 % 12 % 8 % 6 % 3 %

Таким образом, по ГОСТ 13109-97 в сетях с номинальной частотой 50 Гц при оценке

качества напряжения учитываются только гармонические составляющие до 2000 Гц.

В указанном диапазоне частот искажения напряжения сети вызыва

выми тиристорными и диодными преобразователями (выпрямителями,

ются обычно сило-

преобразователями

частоты). При этом на качество напряжения сети влияют не только характеристики источни-

ка питания

и характеристики полупроводниковых преобразователей, но и параметры тех на-

грузок, которые сами не создают искажения, но влияют на их уровень.

Для расчетной оценки коэффициентов искажения кривых напряжения сетей исполь-

зуются математические модели, работу которых можно пояснить на примере расчета схемы,

представленной на рис.

4.6.1.

es1 es2 es3

ls ls ls

ПИ-регулятор

us1 us2 us3

напряжения сети

Еm

Расчет и фильтрация

Usз

u u us1, s2, s3

действующего напряжения

is2is1 is3

ld4

iн4

ed4

rd4

Тр1

ld3

ed3

iн3

rd3

iн5

ed5

rd5

ld5

Тр2

eнn

lн2

iн1n

rн1

lн1

iн2

Рис.4.6.1 Схема электроэнергетической системы с нагрузками различного типа

112

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

В рассматриваемой схеме к регулируемому трехфазному источнику напряжения ог-

раниченной мощности подключены тиристорные преобразователи различного типа и пас-

сивная активно-индуктивная нагрузка.

заданным параметром обычно является действующее напряжение сети U

, то источник пита-

ния снабжен пропорционально-интегральным

ные значения напряжения сети, воздействует на амплитуду ЭДС сети.

выпрямитель, 12-

пульсн

с параллельным соединением трехфазных мостов, 6-

пульсн

ся следующим образом. В

соответ

взаимосвязанные

подсхемы, изображенные на рис.

4.6.2.

Источник питания содержит синусоидальные ЭДС e

, e

и индуктивности l

. Сеть

имеет напряжения фаз u

, u

и токи фаз i

, i

. Поскольку при выполнении расчетов

регулятором, который, контролируя мгновен-

К описанной сети подключены 6-пульсный мостовой тиристорный

ый тиристорный выпрямитель с последовательным соединением трехфазных мостов,

12-пульсный тиристорный выпрямитель

ый преобразователь частоты со звеном постоянного

тока, трехфазная активно-

индуктивная нагрузка. Нагрузки с полупроводниковыми преобразователями снабжены регу-

ляторами. Перечисленные полупроводниковые преобразователи достаточно подробно рас-

смотрены в предыдущих разделах.

К трехфазной питающей сети могут быть подключены и другие нагрузки (электро-

двигатели, преобразователи с активными выпрямителями, фильтрокомпенсирующие устрой-

ства и др.). Наличие или отсутствие других устройств не влияет

существенно на построение

модели системы в целом, на алгоритм расчета.

Математическая модель системы по схеме рис.

4.6.1 строит

ствии с используемой методикой моделирования осуществляется разделение исход-

ной схемы на взаимосвязанные подсхемы. При этом фазы источника питания заменяются

зависимыми источниками напряжения, которые затем переносятся в фазы нагрузок. Токи фаз

нагрузок, складываясь, образуют зависимые источники тока фаз i

, i

, которые исполь-

зуются в сетевой подсхеме. В результате исходная схема распадается на

es1 es2 es3

ls ls ls

us3us1 us2

is2is1 is3

ld4

iн4

ed4

rd4

Тр1

ld3

ed3

iн3

rd3

iн5

ed5

ld5

rd5

Тр2

eнn

lн1

rн1

lн1

us3us2us1 us2us1 us3 us3us2us1us1 us2 us3us1 us3us2

Рис.4.6.2 ение схемы энергосист аимосвязанн

М о влено разде-

лах. Уравнения ежду подсхемами след

Напряжен (зависимых источ хемах нагру

Раздел емы на вз ые подсхемы

атемат описание пическое

св

лученных п едстаодсхем пр в предыдущих

язей м ующие.

ия фаз сети ников в подс зок):

113

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

⎪

⎭

⎪

⎬

⎫

−=

.3,2,1n

leu

snsn

(.6.3)

Дл вычис твляется

преобразо с ом во рузок в

ветвях,

я обеспечения устойчивости итерационного процесса

оответстви ри эт

ле

вс

ний осущес

вание нагрузок в подсхем и с § 1.3. П ех фазах наг

подключенных к сети, индуктивности увеличиваются на величину l

, а напряжения

зависимых источников в подсхемах нагрузок определяются следующим образом:

⎪

⎭

⎪

⎬

⎫

+−=

.,...2,1,3,2,1

Mmn

leu

ssnsnm

(4.6.4)

где m – номер подсхемы нагрузки, M – количество трехфазных нагрузок.

Токи сети и их производные (токи зависимых источников в сетевой подсхеме):

⎪

⎭

⎪

⎬

⎫

∑

.3,2,1,

nii

nmsn

(4.6.5)

В соответствии с изложенным разработана программа расчета на ЭВМ электромаг-

нитных процессов в системе рис.

4.6.1.

В качестве примера по указанной программе выполнен расчет электромагнитных

процессов в установившемся режиме работы системы при следующих данных. Напряжение

сети 390 В, частота 50 Гц, индуктивность фазы 0,0000075 Гн. В первой, активно-

индуктивной, нагрузке активная мощность 235 кВт, коэффициент мощности 0,786. Во второй

нагрузке (в преобразователе частоты) индуктивность фаз выпрямителя 0,00003 Гн, индук-

тивность сглаживающего дросселя 0,00005

Гн, напряжение трехфазной нагрузки 360 В, час-

тота трехфазной нагрузки 37,2 Гц, индуктивность фазы трехфазной нагрузки 0,00009 Гн, за-

данный выпрямленный ток 850 А, заданный угол запаса инвертора 15 эл. град. В третьей на-

грузке (в 6-пульсном выпрямителе) индуктивность фазы 0,00008 Гн, ЭДС нагрузки 100 В,

активное сопро заданный ток

нагрузки 700 А

овательным со-

единением мостов) мощ трансформации 0,9524,

напряж

взаимн

411 В, заданный ток

нагрузки 1160 А. Результаты расчета установившегося режима работы представлены на

рис.

4.6.3 и в таблице 4.6

На рис.

4.6.3 изображены напряжения фаз сети u

, u

, токи фаз сети i

, i

, то-

ки фаз 1 нагрузки i

н11

, i

н12

, i

н13

, выпрямленное напряжение u

н2

и выпрямленный ток i

н2

2 на-

грузки, выпрямленное напряжение u

н3

и выпрямленный ток i

н3

3 нагрузки, выпрямленное на-

пряжен

Из рис.

4.6.3 видно, что в фазных напряжениях сети имеются искажения, соответст-

вующие работе 6-пульсных и

лицы

4.6.2 по гармоническому составу токов и напряжений сети. Следует отметить также,

что в кривых выпрямленных напряжений 12-пульсных преобразователей присутствуют ис-

кажен м

влиянием ре

тивление нагрузки 0,01 Ом, индуктивность нагрузки 0,002 Гн

. В

четвертой нагрузке (в 12-пульсном выпрямителе с послед

ность трансформатора 883 кВА, коэффициент

ение сквозного короткого замыкания 0,11 о.е., напряжение частичного короткого за-

мыкания 0,3 о.е., индуктивность нагрузки 0,002 Гн, активное сопротивление нагрузки

0,152 Ом, ЭДС нагрузки 822 В, заданный ток нагрузки 645 А. В пятой нагрузке (в 12-

пульсном выпрямителе с параллельным

соединением мостов) используется тот же транс-

форматор, индуктивность рассеяния полуобмоток уравнительного дросселя 0,0000222 Гн,

ая индуктивность полуобмоток дросселя 0,000124 Гн, индуктивность нагрузки

0,0032 Гн, активное сопротивление нагрузки 0,038 Ом, ЭДС нагрузки

.2.

ие u

н4

и выпрямленный ток i

н4

4 нагрузки, выпрямленное напряжение u

н5

и выпрям-

ленный ток i

н5

5 нагрузки.

12-пульсных схем преобразования. Это видно также и из таб-

ия, соответствующие работе 6-пульсных выпрямителей. Это обусловлено взаимны

п образователей через общую питающую сеть ограниченной мощности.

114

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

Рис.4.6.3 Токи и напряжения в электроэнергетической системе

Таблица 4.6.2 Результаты анализа напряжений и токов в схеме рис.

4.6.1

Фазное напряжение питающей сети, В

Коэффициент искажения синусоидальности кривой

225.246

0.03743

Частоты гармоник, Гц

250

350

550

650

850

Действующие значения

225.088

1.662

2.343

3.239

4.049

1.158

Фазы, гр.

-1.1885

-6.2490

-114.9071

-75.4437

-120.0974

-116.0310

Фазный ток сети, А

Коэффициент искажения синусоидальности кривой

3496.277

0.08090

Частоты гармоник, Гц

Действующие значения

Фазы, гр.

250

350

550

3484.816

140.761

141.000

125.837

-39.0183

84.2746

-23.3381

15.76

650

850

950

131.328

27.990

19.333

-28.5703

-22.3535

31.8089

Ток фазы RL-нагрузки, А 442.804

Выпрямленный ток преобразователя частоты, А

Выпрямленное напряжение преобразов. част

849.609

оты, В 462.489

Выпрямленный ток 6-пульсного выпрямителя, А 703.096

Выпрямленное напряжение 6-пульсного выпрям., В 106.229

Выпрямленное напряжение 12-пульсного выпрями-

теля с последовательным соединением мостов, В

Выпрямленный ток, А

920.044

644.741

Выпрямленное напряжение 12-пульсного выпрями-

теля с параллельным соединение мостов, В

Выпрямленный ток, А

455.344

1154.074

115

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

Глава 5 Преобразователи на полностью управляемых

полупроводниковых приборах

§ 5.1 Трехфазный транзисторный инвертор

Преобразование постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение мо-

жет осуществляться с помощью инвертора, выполненного на транзисторных модулях IGBT

или на приборах IGCT. Наиболее простым преобразователем этого типа является автоном-

ный инвертор напряжения АИН [33],[76],[83],[84], схема которого представлена на рис.

5.1.1.

ki1 ki2 ki3

rн

lн

idi

Рис.5.1.1 Схема с автономным инвертором напряжения

Питание инвертора осуществляется от источника постоянного напряжения u

. На

входе инвертора исп ю l

и током i

. В це-

пи выпрямленного напряжения инвертора имеется конденсатор емкостью С. В нем протекает

ток i

оры подключены к положительному и отрица-

тельному полюсам конденсатора, а также к фазам

лена ин

ключами. В открытом состоянии

они замыкают накоротко участки электрических цепей

Другое допущение – каждые два транзистора

работают в противофазе (если один транзистор открыт,

то другой закрыт и наоборот). От-

сутству ты. При

этом состояния

in in

значение 1, если открыт транзистор или обратный диод,

ному полюсу обратный диод, под-

ключаю , подключенные к од-

ной фазе нагрузки, описываются одно

В схеме рис.

5.1.1 с помощью

ключаю у конденсатора, или замы-

каются накоротко. За счет изменения соотношения длительностей замыкания нагрузки нако-

ротко и подключения ее к полюсам конденсатора изменяются нап

тора. Преобразователь в этом случае работает в режиме

широтно-импульсной модуляции

(ШИМ

При переключении транзисторов изменяются структура с

туры, в ен

транзисторы. Токи в инверторе протекают

через открытые транзисторы в соответствии с направлениями токов в фазах. Закрытые тран-

зисторы и диоды исключены, поскольку токов в них нет.

ользуется сглаживающий дроссель с индуктивность

Трехфазный мостовой инвертор содержит шесть транзисторов, каждый из которых

зашунтирован обратным диодом. Транзист

нагрузки. Трехфазная нагрузка представ-

дуктивностями l

и активными сопротивлениями r

. Напряжения фаз нагрузки равны

, токи фаз нагрузки равны i

. (n=1, 2, 3).

При анализе данной схемы и других рассматриваемых в книге схем предполагается,

что вентили (транзисторы и диоды) являются идеальными

, в закрытом состоянии разрывают их.

, подключенные к одной фазе нагрузки,

ют ситуации, в которых оба транзистора одной фазы закрыты или оба откры

транзисторов описываются функциями k

(n=1, 2, 3). Функции k принимают

подключающие фазу к положитель-

конденсатора, и значение 0, если открыт транзистор или

щие фазу к отрицательному полюсу. В этом случае все вентили

й функцией.

транзисторов и обратных диодов фазы нагрузки под-

тся или к положительному, или к отрицательному полюс

ряжения на выходе инвер-

)

хемы и электрические кон-

которых протекают токи. Характерные состояния схемы изображ ы на рис.

5.1.2.

Как изображено на рис.

5.1.2, в состоянии схемы 1) в 1 фазе инвертора открыт верх-

ний транзистор, во 2 и в 3 фазах открыты нижние

116

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

ic ic

ki1=1

i2=0 ki3

i1=0

i1=

1) 2)

ki2=ki3=0

i3=0

i1=ki2=ki3=1

i3=0

ki2=1

i3i3 i3

5)4)

i i

Рис.5.1.2 Состояния схемы с инвертором напряжения при переключении транзисторов

Если верхний транзистор 1 фазы закрывается, а нижний транзистор этой фазы откры-

вается, то в соответствии со знаками токов нагрузки открывается обратный диод нижнего

транзистора 1 фазы. При этом схема переходит в состояние 2). Ветви схемы, в которых токи

отсутствуют, также исключены. В состоянии схемы 2) цепь источника питания и сглажи-

вающего дросселя замкнута на

конденсатор. Фа

тили инвертора. Электрическая связь источника

Если в состоянии схемы 2) во 2 фазе закрывается нижний транзистор и открывается

верхний транзистор, то схема переходит в состояние 3), в котором связь источника питания

и нагрузки восстанавливается.

Схема переходит в состояние 4), когда в 1 фазе закрывается

нижний транзистор, а

яются системой

управления и знаками токов в

индуктивностях.

При принятых допущениях ток фазы нагрузки протекает всегда через то

х).

зы нагрузки замкнуты накоротко через вен-

питания и нагрузки отсутствует.

верхний транзистор открывается.

Из состояния 4) схема может перейти в состояние 5), если откроется верхний транзи-

стор в 3 фазе.

Из состояния 5) в состояние 6) схема может перейти, если в 1 фазе закроется верхний

транзистор, а нижний откроется.

Указанные переходы схемы из одних состояний в другие определ

плечо моста,

в котором находится открытый транзистор (при идеальных ключевых элемента

В схеме рис.

5.1.1 для формирования выходных напряжений инвертора используется

два уровня напряжения – 0 (при коротком замыкании фаз нагрузки) и напряжение конденса-

тора. По этому признаку рассматриваемый преобразователь можно называть двухуровневым.

При моделировании двухуровневого автономного инвертора напряжения использует-

ся более подробная схема замещения, которая представлена на рис.

5.1.3.

idi

ii4 ii5 ii6

ii3ii2ii1

ki1 ki2 ki3

rн

lн

Рис.5.1.3 Расчетная схема преобразования с двухуровневым АИН

В схеме рис.5.1.3, кроме указанных выше параметров, во входном дросселе учтено

активное сопротивление r

, в конденсаторе учтено активное сопротивление r

. Параллельно

конденсатору включена цепь защиты от перенапряжений с активным сопротивлением r

117

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

транзистором k

=0, если транзистор закрыт, k

=1, если транзистор открыт) и током i

. В

инверторе учитывается входной ток i

, а также токи в плечах моста i

(n=1, 2,… 6).

ом напряжения u

При моделировании схемы на каждом шаге расчета ∆t определяется напряжение на

емкости u

, и ветвь с конденсатором заменяется зависимым источник

⎭

⎬

⎫

∆

+= .,

cccrc

iruu

тока

(5.1.1)

Далее зависимый источник напряжения u

переносится в другие ветви схемы, соеди-

ненные друг с другом в положительном полюсе цепи выпрямленного напряжения, – в ветвь

источника питания, в цепь защиты от перенапряжений и в цепь входного инвертора. Из

цепи входного тока инвертора этот источник переносится далее в плечи моста, подключен-

ные к положительному полюсу. В результате

выделяются подсхемы, изображенные на

рис.

5.1.4, которые взаимосвязаны зависимыми источниками напряжения u

и тока i

ki1

rн

lн

urc

rн

lн

urc

ki2

lн

rн

ki3

Рис.5.1.4 Разделение схемы с транзисторным инвертором на подсхемы

Подсхемы рис.5.1.4 и их связи описываются следующими уравнениями.

Фазные ЭДС инвертора:

В ЭД ности. Они

удаляютс

rcinn

uke =

. (5.1.2)

С фаз (5.1.2) присутствуют составляющие нулевой последователь

я токов нагря из ЭДС для упрощения последующего определени узки:

⎭

⎠

⎝

ков нагрузки с учетом (5.1.3):

⎬

⎟

⎜

−= .,

321

nnrc

iii

euuk

⎫

⎞

⎛

kkk

e (5.1.3)

Уравнения для определения то

ки в плеча сторного

nнnn

iru −

= .

.1.4)

То

х транзи моста:

}

i .3,2,1

,)1(, −== ikiik

nininnin

(5.1.5)

ов ратных

диодах оп

ес

.1.6)

где n=1,

Входной ( ный) ток транзистор тора:

iidi

iii += (.1.7)

То еляется из дифференциального уравн

во всех 6

гновенные значения токов

ределяютс щими ус

ток во всех 6 транзисторах и

ловиями:

об

я следую

⎭

⎬

−== ,,0

iiiаче

(

⎫

,0,,0

dnintnin

iiiтоiли

==>

2, … 6.

ин

выпрямлен ного инвер

i+ . 5

к источника питания опред ения:

kdrckk

= .

iruu −−

1.8)

ок в цепи за перенапряжений:

(5.

Т щиты от

ki = , (5.1.9)

118

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

где k и -

цах.

Ток ко

=1, есл u

превысило уставку защиты, и k

=0, если u

находится в допустимых грани

нденсаторной батареи:

dizkc

iiii −−= . (5.1.10)

При расчете токов и напряжений силовой схемы следует учитывать особенности ра-

боты системы управления АИН. Их можно пояснить с помощью рис.5.1.5, на котором изо-

бражены пилообразное (опорное) напряжение u

оп

, напряжение управления u

транзисторами

одной фазы моста, а также функции состояния двух транзисторов 1 фазы k

и 1-k

(для рас-

сматриваемых идеальных ключей эти функции эквивалентны импульсам управления).

Рис.5.1.5 Опорное напряжение, напряжение управления и функции

состояния транзисторов фазы АИН в режиме синусоидальной ШИМ

Напряжения управления транзисторами других фаз u

и u

на рис.5.1.5 не изображе-

ны. Однако можно отметить, что в симметричном режиме работы они имеют ту же амплиту-

ду и взаимно сдвинуты по фазе на 120 эл. град.

Если напр ышает амплиту-

ду опорного

ме синусои-

дально

яжения управления синусоидальны и их амплитуда не прев

напряжения, то считается, что преобразователь работает в

режи

й ШИМ

В реальных установках, вследствие дискретности микропроцессорных устройств

управления, напряжения управления имеют ступенчатую форму с «гладкими» составляющи-

ми, близкими по форме к синусоиде. Длительность цикла работы микропроцессорных систем

управления ∆t

во многих случаях принимается равной периоду T

оп

пилообразного напряже-

ния. В пределах этого периода напряжения управления всех фаз неизменны. Рис.

5.1.5 по-

строен с учетом этой особенности систем.

В моменты равенства опорного напряжения и напряжений управления осуществляют-

ся переключения транзисторов. Существует минимально допустимое время переключения

транзисторов, которое несколько сужает активную зону опорного напряжения (участвую-

щую в формировании импульсов управления) на величину ∆u

оп

сверху и снизу. Если ампли-

туду опорного напряжения принять равной 1, то в соответствии с рис.

5.1.5 активная зона на-

пряжений управления находится в пределах от –1+∆u

оп

до 1–∆u

оп

Если напряжение управления какой-либо фазы находится в активной зоне пилообраз-

ного напряжения, то в течение периода T

оп

в данной фазе происходит одно включение и одно

выключение транзистора с соответствующими переключениями токов, одно включение и

одно выключение обратного диода, а также одно включение и одно выключение транзистора

без тока. Если напряжение управления выходит за пределы активной зоны пилообразного

напряжения, то в данной фазе на данном периоде вентили не

переключаются, если ток фазы

нагрузки не изменяет знак.

При работе в режиме ШИМ «гладкие» составляющие выходных напряжений инвер-

тора в первом напряжениям приближении подобны управления фаз (при условии постоянст-

ва напряжения конденсатора в цепи постоянного тока).

На рис.

5.1.6 изображены опорное напряжение u

оп

и напряжение управления u

одной

фазы при выходе напряжения управления на некоторых отрезках времени за пределы актив-

119

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

ной зоны опорного напряжения (ограниченной пунктирными линиями). В рассматриваемом

случае АИН работает в

режиме перемодуляции.

Рис

этих участках фактические напряжения управления могут

быть представлены прямыми линиями, проходящими по границам рабочей зоны на уровне –

1+∆u

оп

или 1–∆ ряжение управ-

ления u

составл

напряжениях инвертора амплитуда основных составляющих превышает амплитуду «глад-

ких» составляющих.

При моделировании схемы рис.

5.1.3 пилообразные напряжения описываются сле-

дующими

.5.1.6 Опорное напряжение и напряжения управления в режиме перемодуляции

а На тех отрезках времени рис.5.1.6, на которых напряжения управления выходят з

пределы рабочей зоны опорного напряжения, переключения вентилей управляющими им

пульсами не производятся. На

оп

. При этом, как изображено на рис.5.1.6, фактическое нап

оy1

приближается по форме к трапеции.

При работе в режиме перемодуляции «гладкие» составляющие выходных напряжений

и вертора в первом приближении подобны указанным трапецеидальным (усеченным) на-

пряжениям управления фаз.

При дальнейшем увеличении амплитуды напряжения управления u

трапецеидальное

напряжение u

приближ

оy1

ается к прямоугольной форме. АИН переходит в режим работы при

фазной коммутации.

В режимах перемодуляции и фазной коммутации амплитуда основных гармонических

яющих напряжений управления может быть больше 1. Соответственно в выходных

формулами:

⎪

−τ=

,14

опоп

⎭

⎬

опоп

оп

опоп

если

где f

оп

я в Гц, τ – промежуточная переменная, ∆t – шаг рас-

чета в с.

⎪

−τ=τ>

,1,

оп

то (5.1.11)

⎫

∆⋅+τ=τ

– частота опорного напряжени

оп

Напряжения управления определяются следующими формулами:

()

⎪

⎭

⎠

⎝

⎠

⎝

max1max1max1 нy

где t – время (с), ω

⎪

⎬

⎫

⎞

⎛

⎟

⎞

⎜

⎛

−ω=ω=

∆+=

sin,sin

UutUutUu

ttt

yнyyнyy

(5.1.12)

⎟

⎜

−ω

,sin

ний нагруз-

ки (рад

ток нагрузки.

– заданная угловая частота основных составляющих напряже

./c), U

ymax

– амплитуда напряжений управления (о.е.).

В формулах (5.1.12) угловая частота основных составляющих напряжений нагрузки ω

постоянна (для схемы рис.

5.1.3). Амплитуда напряжений управления U

ymax

определяется ре-

гулятором, который поддерживает какой-либо заданный параметр.

В одном из возможных вариантов построения системы управления используется про-

порционально-интегральный регулятор действующего тока нагрузки. Для этого варианта

системы должны быть определены заданный действующий ток и фактический действующий

120