Призначення та класифікація інверторів, ведених мережею

Інвертування − це перетворення енергії постійного струму в енергію змінного струму. Існують два типи інверторів – автономні та інвертори ведені мережею.

Інвертори, ведені мережею − це перетворювальні пристрої, які забезпечують передачу енергії від джерела постійної напруги у мережу змінної напруги, напруга та частота якої обумовлюються стороннім потужним джерелом напруги.

Найбільш часто ведені інвертори застосовуються тоді, коли необхідно перетворити механічну енергію, накопичену в махових частинах електромеханічної системи в електричну, та віддати її назад до мережі, завдяки чому відбувається рекуперація енергії. Одночасно з цим відбувається гальмування електропривода, яке є енергетично найбільш ефективним.

Режими роботи інвертора, веденого мережею

Інвертори, ведені мережею виконуються на основі керованих випрямлячів. На рис. 1 наведена схема однофазного інвертора, на якій зображено керований випрямляч, до вихідного кола якого підключено джерело U_d із вказаною полярністю.

Рис. 1. Однофазний інвертор, ведений мережею

При цьому пристрій може виконувати дві функції:

1) керованого випрямляча, якщо кут керування вентилями задавати у межах 0 < α < π/2;
2) інвертора, веденого мережею, якщо кут керування вентилями задавати у межах π/2; < α < π;

Останнє можливо якщо

1) привести в обертання електродвигун в зворотному напрямку, підвівши до нього механічну енергію та перевівши його в генераторний режим;
2) збільшити кут керування α (більше π/2;).

На рис. 2 зображені залежності напруги U_d від кута керування α та кута випередження β:

Рис. 2. Регулювальні характеристики інвертора, веденого мережею, для режимів керованого випрямляча (а) та інвертора (б)

Вид характеристики U_dβ = f(β) показує, що при різних кутах β напруга U_dβ менша за величину напруги інвертора в режимі холостого ходу U_d0 або дорівнює їй:

Інвертори, ведені мережею, використовуються для:

1) плавного регулювання швидкості обертання двигунів (режим випрямляча);
2) регульованого гальмування двигунів (режим інвертора).

На рис. 3 зображена схема реверсивного перетворювача напруги, призначеного для регулювання швидкості обертання і реверсу (змін напрямку обертання) двигуна постійного струму.

Рис. 3. Реверсивний перетворювач напруги

Реверсивний перетворювач містить два комплекти вентилів. Другий комплект призначений для того, щоб змінювати напрям струму.

Коли ліва частина (1) схеми працює у режимі керованого випрямляча, а права (2) у режимі інвертора, веденого мережею, двигун обертається в одному напрямку і можливе регулювання швидкості його обертання і прискорене його гальмування.

Коли ліва частина (1) працює у режимі інвертора, права (2) – у режимі керо-ваного випрямляча, напрямок обертання двигуна протилежний, також можливе регулювання швидкості обертання і прискорене гальмування.

Реверсивний перетворювач працює таким чином, що схема керування подає керуючі сигнали, наприклад, у частину (2), лише після припинення їх подачі у частину (1). Кут керування α задається так, щоб виконувалася умова

При використанні такого пристрою, енергія двигуна в режимі гальмування не гаситься, як звичайно, у спеціальних потужних резисторах, а віддається у мережу живлення − відбувається її рекуперація.

Отже, коли пристрій працює в режимі інвертора, джерелом енергії є двигун, а споживачем (навантаженням) − мережа змінного струму.

Умови стійкої роботи інвертора

В режимі інвертора змінюється вид напруги на вентилі. Продовж кута запасу δ повинні відновитися керуючі властивості тиристора.

Кут запасу δ надається на виключення або відновлення керуючих властивостей тиристора і може бути визначений по формулі

де γ – кут комутації.

Позначимо мінімальний кут, що надається на виключення, при якому інвертор може ще стійко працювати δ_min. Звичайно він дорівнює 15…25°.

Якщо δ < δ_min, відбувається прорив анодного струму у вентилі – його передчасне включення без подачі керуючого імпульсу. При цьому виникає аварійний режим – коротке замикання в ланцюзі постійного струму, оскільки ЕРС генератора і ЕРС трансформатора направлені згідно. Цей аварійний режим називається перекиданням інвертора. Єдина можливість припинення анодного струму – ви-ключення автоматичного вимикача в ланцюзі постійного струму. Виключення вимикача на стороні змінного струму не перериває струм короткого замикання.

Для усунення перекидання інвертора максимальний кут керування αmax обирається так, щоб навіть при перевантаженні усунути можливість виходу кута δ, за межі δ_min.

4. Контрольні питання

1. Дати визначення інвертора, веденого мережею.
2. Де знаходять застосування інвертори, ведені мережею?
3. В чому полягає різниця між автономними інверторами та інверторами, веденими мережею?
4. В яких режимах може працювати інвертор, ведений мережею?
5. Як перевести веденого інвертор з режиму випрямляча у режим інвертора?
6. Як змінюється напрямок потоку потужності веденого інвертора з режиму випрямляча у режим інвертора?
7. Наведіть схему реверсивного перетворювача напруги.
8. Чому в схемі реверсивного перетворювача застосовуються два комплекти вентилів?
9. Як визначається кут випередження β?
10. Який вид мають регулювальні характеристики веденого інвертора, для режимів керованого випрямляча та інвертора?
11. Що таке перекидання інвертора, як його уникнути?

НАГОРУ