Приведите пример схемного выполнения непосредственного преобразователя с искусственной коммутацией вентилей. Объясните принцип его работы.

Вариант НПЧ ИК показан на рис. 6.5.

Временные диаграммы НПЧ ИК

Система питающих напряжений представляет собой m групп трехфазных систем, Минимальное значение m = 2, с увеличением количества групп трехфазных обмоток качество выходного напряжения преобразователя улучшается при одновременном ухудшении использования мощности первичного источника электропитания. Ключи К ₁, К ₂,..., К_m – полностью управляемые.

Принцип действия преобразователя поясняется временными диаграммами, показанными на рис. 6.4. Если в течение времени ∆t = t ₁ – t _o замкнут первый ключ К ₁, а остальные разомкнуты, то к фазам нагрузки будут приложены фазные напряжения U_{a 1}, U_{b 1}, U_{c 1}. В момент времени t ₁замыкается следующий ключ и размыкается предыдущий. На интервале t ₂ –t ₁ напряжение на нагрузке формируется из напряжений следующей группы обмоток U_{a 2}, U_{b 2}, U_{c 2}, сдвинутых относительно U_{a 1}, U_{b 1}, U_{c 1} на угол 2π/m.

Рис. 6.4. Формирование выходного напряжения при переменном угле регулирования НП.

Таким образом, в результате переключения обмоток источника полупроводниковыми ключами К ₁, К ₂,..., К_m в нагрузке формируется переменное напряжение с частотой f ₂, отличной от частоты питающего источника f ₁. На рис. 6.5 показано напряжение одной из фаз нагрузки U ₂ при количестве групп обмоток m = 6. Напряжения двух других фаз формируются аналогично и сдвинуты относительно первой на и радиан выходного напряжения частоты f ₂.

Частота основной гармоники кривой выходного напряжения связана с частотой первичной сети f ₁ и частотой коммутации f_к как: (6.3)

С возрастанием частоты коммутации обмоток источника питания от нуля до f ₁ частота основной гармоники напряжения на нагрузке уменьшается от f ₁до нуля. При f _к > f ₁частота основной гармоники выходного напряжения вновь увеличивается. Смена знака у выходной частоты указывает на обратный порядок чередования фаз напряжения на нагрузке. Следовательно, применение рассматриваемой схемы для частотного регулирования электродвигателей обеспечивает плавный бесконтактный реверс при изменении соотношения f ₁ / f _к.

Из принципа действия преобразователя следует, что выходное напряжение формируется из многофазного напряжения первичной сети. Функция НПЧ сводится к переключению групп трехфазных обмоток в определенной последовательности. Длительность подключенного состояния каждой группы трехфазных обмоток к нагрузке определится как:

, (6.4)

где k_f - отношение частоты эдс основной гармоники первичной сети f ₁ к частоте основной гармоники выходного напряжения f ₂. Знак «-» соответствует режиму работы преобразователя с частотой переключения обмоток f _к < f ₁, «+» – с частотой коммутации f _к > f ₁.