Politechnika Radomska im. Kazimierza Pułaskiego

Praca falownikowa przekształtnika o komutacji zewnętrznej

Wykonał: Rafał Świca

Gr. EP B

• .Praca falownikowa przekształtnika

o komutacji zewnętrznej.

Pracą falownikową nazywa się pracę inwersyjną prostownika tyrystorowego, w której energia z obwodu prądu stałego jest przekazywana do źródła napięcia przemiennego. Prostownik pracujący w zakresie pracy falownikowej określa się często jako przekształtnik napięcia stałego na napięcie przemienne o komutacji zewnętrznej.

Rysunek1.1 Interpretacja pracy przekształtnika o komutacji zewnętrznej: a) praca prostownikowa;

b) praca falownikowa; c) odwzorowanie obszarów pracy I-praca prostownikowa, II-praca falownikowa

Na rysunku przedstawiono schematy zastępcze przekształtnika o komutacji zewnętrznej, które umożliwiają interpretację dwóch zakresów jego pracy: prostownikową i falownikową.

W pracy prostownikowej przekształtnik zasilany z sieci prądu przemiennego jest źródłem napięcia
o znaku zgodnym ze znakiem prądu
, co oznacza, że kąt opóźnienia wysterowania tyrystorów zawiera się w przedziale
. Napięcie E ewentualnego źródła zewnętrznego ma zwrot przeciwny do kierunku prądu
.

W pracy falownikowej przekształtnik zasilany z sieci prądu przemiennego jest źródłem napięcia
skierowanego przeciwnie do kierunku prądu
, co oznacza, że kąt opóźnienia wysterowania tyrystorów zawiera się w przedziale
W obwód prądu stałego jest włączone źródło energii o napięciu E skierowanym zgodnie z kierunkiem przewodzenia tyrystorów.

Rysunek1.2 Trójpulsowy przekształtnik o komutacji zewnętrznej w pracy falownikowej: a) schemat układu b) przebiegi czasowe napięć; c)przebiegi czasowe prądów

Na rysunku a) przedstawiono trójpulsowy tyrystorowy przekształtnik o pracy falownikowej, w którym źródłem energii prądu stałego jest bateria akumulatorów o napięciu E. Na rysunku b) i c) podano przebiegi czasowe napięć i prądów z uwzględnieniem zjawiska komutacji.

W celu określenia warunków sterowania układu, zapewniających bezzwarciową pracę przekształtnika, rozpatrzmy dla przykładu przejmowanie prądu przez tyrystor
w fazie A od tyrystora
w fazie C. Warunek bezpiecznej pracy przekształtnika można sformułować następująco: w przedziale kątowym leżącym na lewo od punktu N tyrystor
wstępujący do pracy powinien przejąć całkowicie prąd tyrystora
ustępującego w pracy, z określonym, wyprzedzeniem kątowym
niezbędnym dla osiągnięcia przez tyrystor ustępujący zdolności blokowania napięcia anodowego dodatniego. W tym przedziale kątowym tyrystor
ma możliwość przejęcia prądu od tyrystora
, ponieważ napięcie anodowe
jest bardziej dodatnie niż napięcie anodowe
.

W przedziale kątowym
zachodzi proces komutacji, w którym przewodzą dwa tyrystory: wstępujący
i ustępujący
. W tym przedziale napięcie
jest średnią arytmetyczną napięć źródłowych równocześnie przewodzących tyrystorów [u_d = (u_C + u_A)/2]. Analogicznie do zakresu pracy prostownikowej, w pracy falownikowej komutacja powoduje stratę napięcia wyprostowanego.

Uwzględniając wpływ komutacji, warunek bezpiecznej pracy falownikowej można wyrazić nierównością

Lub

przy czym
- kąt wyprzedzenia wysterowania przekształtnika liczony od konta komutacji naturalnej w pracy falownikowej.

Tak więc maksymalna wartość napięcia
w pracy falownikowej

1. 3

Rysunek1.3Przekształtnik jednopulsowy w pracy falownikowej: a) schemat układu; b)przebiegi czasowe napięcia i prądu.

Rysunek b) przedstawia matematyczny warunek bezawaryjnej pracy falownikowej przekształtnika jednopulsowego, a mianowicie

1.4

przy czym
.

Niespełnienie tego warunku powoduje przeciągnięcie przewodzenia prądu przez tyrystor do zakresu dodatniej półfali napięcia źródłowego, co oznacza stan zwarcia.