ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Тиристорный преобразователь с пассивными фильтрами (рис. 1) содержит три пары встречно-параллельно соединенных тиристоров, подключенных между питающей сетью и нагрузкой. Схема обладает структурной симметрией и осуществляет ступен-чатый переход от работы на пониженной частоте к частоте питающей сети, то есть к работе АД на естественной механической характеристике. Высокая надежность данного тиристорного преобразователя обусловлена схемотехнической простотой и естественной коммутацией вентилей.

В преобразователе используется квазичастотное управление(КЧУ), совмеща-ющее особенности параметрического и частотного регулирования. Выходная частота преобразователя изменяется в соответствии с сигналами модуляции (прямоугольными, трапецеидальными, треугольными, синусоидальными и др.).Регулирование действую-щего значения выходного напряжения и тока производится за счет изменения угла включения тиристоров.Таким образом, осуществляется однополупериодное форми-рование напряжения статора пониженной частоты. В результате в выходном напря-жении преобразователя наряду с основной (низкочастотной) гармонической состав-ляющей присутствуют гармоники с частотой питающей сети. При работе тиристорного преобразователя на АД электромагнитный момент в режиме прерывистого тока имеет импульсный и, на отдельных интервалах, знакопеременный характер.

Для обеспечения непрерывности тока в обмотках статора АД в интервалах времени его откпючения от питающей сети в тиристорном преобразователе используют энергию, накапливаемую в реактивных элементах фильтров, включенных на выходе тиристорного преобразователя. Продолжительность интервалов отключенного состо-яния при одноимпульсном формировании выходного напряжения и токаl₀і0,5Т_с, где Т_с- период напряжения питающей сети, непрерывность протекания тока обеспечи-вается при периодическом переходном процессе с частотой свободных колебаний, равной или меньшей частоты сетиw. Емкость конденсаторов фильтра:

Сі4l_Н/( )

гдеl_н- индуктивность нагрузки;

r_н- сопротивление нагрузки.

При увеличении угла включения тиристоровaв целях ограничения действующего значения фазного тока продолжительность интервалов отключенного состояния возрастает, и для обеспечения непрерывности тока в паузе (а также соответствия направления его протекания полярности сигнала модуляции) емкость С следует увеличить.

Индуктивности l ₁, l ₂, l ₃ не участвуют в формировании тока в интервалах отключенного состояния, однако вкпючение дросcелей в продольную ветвь фильтра необходимо для ограничения бросков зарядного тока конденсаторов. Значение индуктивности выбирается из условия ограничения тока до допустимого для тиристоров значения или из условия обеспечения электромагнитной совместимости преобразователя с сетью.

В результате определены следующие параметры элементов фильтра в преобра-зователе: С ₁...С ₃ = 100 мкФ, l ₁…l ₃= 45 мГн. Емкость С рассчитывается по формуле Сі4l_Н/( ), выбранное значение соответствует минимально возможному при соблюдении условия непрерывности протекания токавобмотках статора АД в интервалах откпюченного состояния.

Экспериментальнополученныемеханические характеристики АД 4А71А4УЗ (Р_ном= 0,55 кВт) при его работе с данным преобразователем показаны на рис. 2 (выходная частота МНПЧf_вых= f_с/7, гдеf_с- частота питающей сети; действующее значение фазного тока равно номинальному при угле включения тиристоровa= 90 ⁰ эл.). Максимальное значение электромагнитного момента, развиваемого АД, в схеме без фильтра составило около 0,45 М _нои, с фильтром - до 0,8М _ном. Пусковой момент увеличился более чем вдвое.

Рис.1. Схема тиристорного преобразователя сlc-фильтрами

Рис.2. Экспериментальные механические характеристики АД

типа 4А71А4УЗ в двигательном режиме

при квазичастотном регулировании (m= М/М _ном):

1 - без фильтра, 2 - с фильтром