Совместный способ управления

При совместном способе управления управляющие импульсы поступают на тиристоры обеих вентильных групп одновременно. Причем, если на тиристоры первой вентильной группы поступают импульсы управления, соответствующие выпрямительному режиму (0⁰<α₁<90⁰), то на тиристоры второй вентильной группы поступают импульсы управления, соответствующие инверторному режиму (90⁰<α₂<180⁰). Значения углов α₁ и α₂ должны быть согласованы между собой. Условие согласования углов управления вентильными группами определяется соотношением:

α₂=180⁰- α₁=β₁. (119)

Выполнение этого условия обеспечивает равенство средних значений напряжения на выходе вентильных групп и исключает возможность протекания уравнительных токов между вентильными группами.

Сумма углов регулирование обеих вентильных групп всегда должна быть равна 180⁰.

Путем циклического изменения углов регулирования тиристоров с определенной частотой при согласованном управлении в выпрямительном и инверторном режимах на выходе преобразователя будет получено переменное напряжение, амплитуда и частота основной гармоники которого определяется амплитудой и частотой сигнала управления (модулирующего сигнала). На форму кривой выходного напряжения ПЧНЕ существенное влияние оказывает форма кривой модулирующего сигнала системы управления. Отметим, что и в этом случае, как и при управлении инвертора напряжения, модулирующий сигнал может иметь синусоидальную форму или форму «прямоугольного синуса».

Благодаря тому, что при совместном способе управления импульсы одновременно подаются на вентили обеих групп, преобразователь частоты обеспечивает возможность работы на нагрузку с любым коэффициентом мощности. Это нетрудно установить из диаграммы, приведенной на рисунке 51. На этой диаграмме построены кривые основных гармоник выходного напряжения и тока при активно-индуктивном и активно-емкостном характере нагрузки.

Рисунок 51. Временные диаграммы напряжения и тока нагрузки

При активном характере нагрузки кривая тока нагрузки совпадает по фазе с кривой напряжения нагрузки, т.е. угол нагрузки, φ_нг=0. Ток нагрузки протекает через вентили, работающие в выпрямительном режиме: на первом полупериоде (0<ωt<π) через вентили первой группы, а на втором полупериоде (π<ωt<2π) через вентили второй группы.

При активно-индуктивном характере нагрузки ток отстает от напряжения на угол φ_L. На интервале времени φ_L <ωt<(π+ φ_L) рабочий ток протекает через тиристоры первой группы, работающий на интервале времени φ_L <ωt<π в выпрямительном режиме, а на интервале времени

π <ωt<(π+ φ_L), когда напряжение и ток нагрузки имеют противоположные знаки, в инверторном режиме. Тиристоры второй группы также часть времени (интервал времени 0<ωt< φ_L) работают в инверторном режиме, а на интервале времени (π + φ_L)<ωt<2π – в выпрямительном режиме.

При активно-емкостном характере нагрузки работа преобразователя протекает аналогичным образом с той лишь разницей, что тиристоры каждой группы вентилей вначале работают в инверторном режиме, а затем в выпрямительном.

Таким образом, ток нагрузки в каждый момент времени как бы сам выбирает необходимую группу тиристоров.

Как было сказано выше, при согласованном управлении обеими вентильными группами в любой момент времени их средние значения напряжения равны между собой. Однако мгновенные значения напряжений различны. Вследствие этого во внутреннем контуре преобразователя действует знакопеременное напряжение, частота и амплитуда которого зависят от схемы преобразователя, числа фаз и частот питающей сети (f₁) и цепи нагрузки (f₂). Это напряжение принято называть уравнительным напряжением (u_ур.). Под воздействием этого уравнительного напряжения протекает уравнительный ток, для ограничения которого необходимо установить уравнительный реактор (L_ур.). Индуктивность уравнительного реактора приходится выбирать, исходя из двух противоречащих друг другу условий: удовлетворительного ограничения уравнительного тока (I_ур.) при приемлемой величине падения вторичного напряжения преобразователя

(напряжения нагрузки), I_ур.):

L=(A₁U_ур.)/(ω₁I_ур.); (120)

L=(А₂ΔU₂)/ (ω₂I₂); (121)

где I₂- ток на вторичной стороне преобразователя (ток нагрузки);

А₁ и А₂ –коэффициенты, зависящие от принятой силовой схемы преобразователя.

Приравнивая правые части выражений, можно определить один из параметров (I_ур. или ΔU_2.), задавшись другим.