Меню

Параллельная работа инверторов напряжения

Параллельное соединение инверторов

Озвученное является попыткой с помощью двух, не самых дорогих бытовых инверторов, увеличить значение тока, подаваемого на электрод и, таким образом, решить задачи, присущие профессиональному оборудованию.

Обоснование идеи для сварки постоянным током

Ничего необычного в параллельном подключении двух инверторов с постоянным выходным током, с точки зрения электротехники, нет. С определённой долей допустимости речь идёт об обычном разветвлении проводников и последующим их соединением.

Всё было бы предельно просто, так как представлено выше, если бы не необходимость в строгой синхронизации выходных параметров:

  • равенства напряжения на выходе. То, что вход идёт от одного источника переменного тока, совсем не означает равенство значений на выходе. Особенно это замечание касается различных моделей инверторов;
  • аналогичное требование относится и к силе тока.

Несовпадение хотя бы одного параметра влечёт появление в цепи уравнительного тока, способного нарушить работу инверторов в паре. Возможно повреждение оборудования.

Чтобы подобного не случилось, на выходе из каждого инвертора, помимо автомата максимального тока, следует устанавливать автоматы обратного тока.

В остальном, достаточно включения в цепь аппаратов с аналогичными характеристиками. Одинаковые модели — оптимальное решение.

Полезные материалы

Рекомендуется к прочтению:

Параллельное соединение инверторов (обсуждение на английском)

Инструкция от Miller:

Пример параллельного соединения сварочных инверторов

С переменным током гораздо всё сложнее

Требуется более широкая синхронизация параметров на выходе:

  • равенство напряжений на выходе каждого инвертора;
  • равенство частоты тока;
  • совпадение порядка чередования фаз.

Использование одинаковых инверторов автоматически позволяет выполнить первые два условия. С третьим требованием придётся повозиться.

Проблема в следующем. На выходе из первого и второго инвертора происходит объединение только на первый взгляд одинаковых по силе, напряжению и частоте цепей переменного тока. Крайне важно совпадение фаз. Если мысленно представить две одинаковых синусоидальных линии, находящиеся в противофазе, суммарное значение такого тока равно нулю. При частичном сдвиге получается небольшая модуляция сигнала, явно недостаточного для полноценной сварки.

Перспективное решение этой проблемы видится в воде в выходную цепь каждого прибора дросселя с соединением вторичных обмоток. Обязательно соблюдение фазировки перед первым включением. Первичные обмотки соединяются параллельно.

Предлагаемое решение не является единственным. Определяет лишь общий подход к решению задачи параллельного соединения инверторов.

Источник



Параллельная работа автономных инверторов напряжения

Совместная работа нескольких АТД на общую нагрузку может осуществляться при различных вариантах их подключения к выходному преобразователю (рис. 11.11). Учитывая, что при большой единичной мощности АТД каждый двигатель получает питание от собственного инвертора, возможно несколько различных структурных схем их подключения к тяговому трансформатору.

На рис. 11.11, а приведена схема, где трансформатор имеет столько вторичных обмоток, сколько тяговых двигателей и инверторов. В этом случае к каждой вторичной обмотке трансформатора подключается выпрямительная установка В, автономный инвертор И и асинхронный тяговый двигатель А ГД. Особенностью этой схемы является отсутствие гальванической связи между АТД, наличие большого числа выпрямителей и фильтров Ф.

Схема рис. 11.11, б характеризуется наличием гальванической связи между инверторами на стороне вторичной обмотки тягового трансформатора, но по аналогии с предыдущей имеет то же число выпрямительных установок. В этой схеме значительно упрощается тяговый трансформатор.

Значительное уменьшение числа выпрямительных установок и фильтров достигается при соединении инверторов по схеме, показанной на рис. 11.11, в. В этом случае автономные инверторы подключаются к общему фильтру. При таком варианте может осуществляться как раздельное регулирование частоты тока каждого двигателя, так и совместное. При этом следует рассматривать два режима работы инверторов: синхронный (с одинаковой частотой) и асинхронный (с различной частотой).

Проведенная выше оценка нагрузки АТД при общем регулировании показала целесообразность совместного регулирования их частоты н напряжения. Для оценки электромагнитных нагрузок преобразователей и их элементов рассмотрим процессы в схеме, представленной на рис. 11.11, в.

В случае синхронного режима работы двух инверторов со сдвигом по фазе между коммутациями на угол у напряжения на статорах АТД1 и АТД2 будут иметь вид, показанный на рис. 11.12.

Читайте также:  Что такое гармоники напряжения сети

Фазные токи двигателей іа\ и іаі при учете только основной гармоники представляют синусоиды, смещенные относительно напряжений иа углы фи и ф12 соответственно.

Токи, потребляемые инверторами от фильтра, соответствуют фазному току в интервале от я/3 до 2я/3 и могут быть представлены в виде:

Суммарный ток, потребляемый от фильтра, is = «„і + имеет пилообразную форму с амплитудой пульсаций: Дis = /imaxsin фп = = Лтах sin Ф12 П Р И условии, что токи іА\ и іА2 равны. Среднее значение суммарного тока

1 иі + Лі* = 2 /1cos

Частота пульсаций тока при произвольном значении угла у Ф Ф я/6 в 6 раз превышает частоту тока статора АТД. Однако при у-= я/6 частота пульсаций тока уже в 12 раз превышает частоту тока двигателя и позволяет существенно уменьшить пульсации напряжения на конденсаторе фильтра.

При асинхронном режиме работы инверторов частоты токов АТД1 и АТД2 будут различны и равны == ф1). Это приведет к увеличению пульсаций напряжения на конденсаторе фильтра. Кроме того, при конечных значениях параметров фильтра в спектрах токов выпрямителя и инверторов напряжения на входе инвертора появятся дополнительные гармоники с частотами:

где п, т1, щ=-оо. — 1, О, I, . оо.

Так как частоты шп и ш12 обусловлены различными диаметрами бандажей колесных пар, соединенных с АТД1 и АТД2, то разница |ш11— — _ / 6 *+ 1 > 1 \

Опуская промежуточные преобразования по аналогии с выражением (8.65), можно получить уравнение для расчета гармоник тока выпрямителя в виде:

Сравнивая выражения (8.59) и (11.19), можно отметить, что во втором слагаемом числителя появился дополнительный сомножитель 1 4- е/ 6 » 1 *, а в последнем слагаемом знаменателя — сомножитель 2. Появление указанных сомножителей приводит к тому, что при у=— я/6 гармоники тока с индексами т — ±1, ±3, . в спектре тока выпрямителя отсутствуют. Кроме того, расчеты, выполненные по уравнению (11.19), при известных параметрах фильтра (см. главу 8), показали следующее:

амплитуды гармоник напряжения на входе инвертора уменьшились приблизительно в 2 раза;

сместились в диапазон более низких частот (около 25 Гц) зоны, в которых возникают резонансные явления (см. рис. 8.9);

относительные амплитуды гармоник тока выпрямителя (/У'»)* уменьшились приблизительно вдвое;

улучшились формы тока АТД, особенно в области высоких частот, из-за резкого уменьшения низкочастотной составляющей тока;

коэффициент мощности АТД увеличился и приблизился к значению, соответствующему питанию инвертора от идеального источника напряжения.

Таким образом, при параллельном соединении автономных инверторов напряжения и синхронном режиме их работы с фиксированным фа

зовым сдвигом V =7^= 0 значительно улучшаются условия работы промежуточного звена постоянного напряжения, уменьшаются искажения формы токов и напряжений АТД, что позволяет улучшить энергетические показатели их работы.

Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями

  • ОТ АВТОРОВ
  • ВВЕДЕНИЕ
  • Предпосылки для яиедреммя и преимущества АТД
  • Режимы нагрузок АТД
  • Расчетные значения мощностей и вращающих моментов АТД
  • Требования эксплуатации к характеристикам АТД
  • Формирование вращающейся МДС статорной обмотки асинхронного двигателя, питающегося от преобразователя частоты
  • Требования к параметрам АТД
  • Режимы работы ЭПС
  • Электротягопю м тяговые характеристики АТД при частотном управлении и их расчет
  • Диапазон регулирования частоты и напряжения в режиме тяги
  • Критическое скольжение асинхронного тягового двигателя в начальной стадии пуска с учетом насыщения магнитной цепи
  • Основные требования к преобразователям частоты
  • Структурные схемы преобразователей частоты
  • Основные требования и »цементной базе преобразователей частоты
  • Входные преобразователи ЭПС постоянного тока
  • Входные преобразователи ЭПС переменного тока
  • Способы повышения энергетических показателей ЭПС с АТД
  • Основные соотношения для асинхронного двигателя при питании от автономного инвертора напряжения
  • Расчет элементов автономного инвертора напряжения и фильтра
  • Узлы принудительной коммутации автономного инвертора напряжения
  • Основные соотношения для асинхронного двигателя при питании от автономного инвертора тока
  • Расчет элементов автономного инвертора тока
  • Автономные инверторы тока для электроподвижного состава
  • Форма фазных токов и напряжений при питании асинхронного тягового двигателя от преобразователя частоты
  • Основные соотношения менаду параметрами режима и параметрами конструкции АТД
  • Составляющие алектромагиитиого момента в асинхронном тяговом двигателе
  • Добавочные потерн от временных гармоник напряжения н тока
  • Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности АТД
  • Статическая устойчивость асинхронных тяговых двигателей
  • Особенности конструкции асинхронных тяговых двигателей
  • Особенности проектирования АТД
  • Особенности электромагнитных процессов в силовых цепях
  • Влияние свойств источнике питания на характеристики АТД
  • Расчет электромеханических характеристик асинхронной машины в генераторном режиме работы
  • Тормозные характеристики асинхронной машины
  • Регулировочные характеристики асинхронного генератора
  • Расчет режимов реостатного, реостатно-рекуперативного и рекуперативного торможения
  • Устойчивость работы тяговой асинхронной машины в генераторном режиме
  • Перевод асинхронной машины в генераторный режим
  • Использование автономного инвертора напряжении с тиристорами в цепях обратного тока при реализации генераторного режима работы асинхронной машины
  • Принципы рационального управлении тяговыми асинхронными двигателями и структура системы управления
  • Система регулирования частоты
  • Система регулирования напряжения
  • Условия параллельной работы асинхронных тяговых двигателей
  • Параллельная работа автономных инверторов напряжения
  • Тяговые свойства ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями
  • Электромагнитные процессы при аварийных режимах
  • Защита полупроводниковых преобразователей от перенапряжений и саерхтоков
  • Отечественный опыт создания алектровозов с асинхронными тяговыми двигателями
  • Зарубежный опыт создания ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями
Читайте также:  Симптом напряжение мышц лица

Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200

Источник

Работа параллельного инвертора

Параллельный инвертор при изменении нагрузки и выходной частоты

В ряде случаев практического применения параллельных инверторов их нагрузка изменяется в процессе работы .

Ниже анализируется работа параллельных инверторов с большой и малой индуктивностью дросселя L a при переменной нагрузке.

В инверторе с большой индуктивностью L а , работающем на чисто активную нагрузку r н , изменение нагрузки ведет к изменению постоянной времени τ = n 2 Сr н .

Воспользовавшись зависимостью U am /E 0 (T/τ) (см. рис. 3-4), нетрудно установить, что с увеличением r н максимальное напряжение на анодах тиристоров инвертора возрастает, причем тем быстрее, чем больше величина r н .

Подставив в выражение (3-2) величину U am из (3-5), получим зависимость для максимального тока через тиристор I am :

где ω = 2π/Т — генерируемая частота.

Расчеты показывают, что в диапазоне изменения нагрузок r н , соответствующем изменению величины T/τ от 4 до 12, ток тиристоров изменяется не более чем на 20 %.

Изменение мощности в нагрузке в первом приближении пропорционально изменению тока источника питания I 0 , который для рассматриваемого инвертора равен i a . Поскольку ток i a оказался практически постоянным в указанном выше диапазоне изменения нагрузки, то постоянна и выходная мощность.

Коэффициент k в = t в /T, как следует из рис. 3-4 , уменьшается с уменьшением нагрузки, что ухудшает частотные свойства инвертора. Так, в диапазоне постоянной выходной мощности T/τ= 4÷12 величина k в изменяется почти в три раза.

Из сказанного следует, что с точки зрения обеспечения постоянной мощности в нагрузке при изменении последней желательно выбирать режим работы инвертора таким образом, чтобы величина Т/τ оставалась в пределах от 4 до 12.

Устойчивая работа инвертора может быть нарушена при больших сопротивлениях нагрузки из-за возрастания максимального напряжения на анодах тиристоров, а при малых сопротивлениях — из-за уменьшения времени выключения тиристоров t в .

Если нагрузка инвертора имеет реактивный характер — последовательно включены индуктивность и активное сопротивление или параллельно включены емкость и активное сопротивление, то могут быть рассмотрены три случая ее изменения.

В первых двух изменяется только реактивная или активная составляющая нагрузки, а в третьем — обе они одновременно. Во всех трех случаях изменение нагрузки ведет к изменению постоянной времени τ = nСr н .

Когда нагрузка состоит из индуктивности L н и активного сопротивления r н „ и изменяется индуктивность L н , часть компенсирующей индуктивность емкости С н добавляется к коммутирующей емкости С (в случае уменьшения L н ) и последняя возрастает или, наоборот, часть коммутирующей емкости С добавляется к С н (в случае увеличения L н ) и емкость С уменьшается.

Читайте также:  Своими руками трехуровневый регулятор напряжения для генератора

Если нагрузка включает в себя емкость С н и активное сопротивление r н и изменяется С н , это ведет к соответствующему изменению коммутирующей емкости С, так как С н является в рассматриваемом случае составной частью емкости С.

Поскольку изменение как активной, так и реактивной составляющих нагрузки ведет к изменению τ, то для учета влияния нагрузки можно воспользоваться методикой, изложенной выше, с той разницей, что для нахождения тока i a , в случае изменения реактивной составляющей нагрузки удобно пользоваться выражением (3-2), с помощью которого ток может быть получен нормированным относительно Е 0 /r’ н .

В инверторе с малой индуктивностью L a в случае работы с чисто активной нагрузкой r н изменение последней ведет к изменению не только постоянной времени τ = n 2 Cr н , но и добротности Q 2 = r’ 2 н C’/L a = n 4 Cr 2 н /(4L a ).

Значительное увеличение добротности может привести к появлению режимов с прерывистым током, что нежелательно. Это следует учитывать при проектировании инверторов.

Из табл. 3-1 видно, что при увеличении r н как и для инвертора с большой индуктивностью L a , максимальное напряжение на анодах тиристоров U am возрастает; однако это возрастание меньше, так как рост напряжения за счет уменьшения параметра T/τ сдерживается из-за увеличения добротности Q.

Анализ показывает, что на некотором участке изменения сопротивления нагрузки r н токи тиристоров I аm и I а0 практически постоянны.

Для значений Q= 1÷2 токи изменяются весьма мало при двукратном изменении сопротивления r н соответствующем изменению величины T/τ в пределах от 4 до 8. Соответственно мощность на выходе инвертора изменяется также весьма мало.

Коэффициент k в уменьшается с возрастанием нагрузки, причем при изменении T/τ от 4 до 8— примерно в два раза. Изменение отношения t вmin /t в , характеризующего устойчивость работы инвертора при включении, не превышает 30—35 % практически при любом изменении нагрузки.

Kак и для инвертора с большой индуктивностью L а , устойчивая работа может быть нарушена при больших сопротивлениях нагрузки из-за роста величины U am , а при малых сопротивлениях — из-за уменьшения k в и t в min .

При реактивной нагрузке влияние ее изменения на работу инвертора может быть оценено с помощью методики, изложенной выше для параллельного инвертора с большой индуктивностью.

Единственное отличие состоит в том, что при изменении реактивной или активной составляющей нагрузки изменяется не только постоянная времени τ, но и добротность Q.

До сих пор предполагалось, что генерируемая частота остается при работе инвертора постоянной. Ее можно изменять путем изменения частоты управляющих импульсов.

Параметры схемы при этом либо изменяются синхронно с частотой управляющих импульсов, либо остаются постоянными.

В первом случае режим работы инвертора сохраняется неизменным, но для изменения параметров схемы требуется введение в нее коммутирующих элементов, увеличивающих габариты и снижающих надежность работы устройства.

Во втором случае изменяется режим работы инвертора. С увеличением частоты или, что то же самое, с уменьшением T/τ напряжение U am и токи через тиристоры возрастают, причем особенно существенно при малых значениях T/τ.

Для нахождения зависимости времени выключения t в от частоты следует нормировать его не относительно периода Т, а относительно величины τ, которая остается постоянной при изменении частоты.

При добротности Q в /τ(T/τ) имеет монотонный характер, убывая с увеличением частоты (уменьшением T/τ).

Если Q>0,7, то зависимость t в /τ(T/τ) имеет две экстремальные точки. Для среднего из рекомендованных значений Q = 1,5 максимальное значение t в соответствует параметру T/τ= 5,0, а в пределах изменения T/τ = 3÷9 величина t в уменьшается не более чем на 25 %.

Уменьшение времени выключения t в во время первого цикла работы может быть учтено с помощью зависимостей, приведенных в табл. 3-1.

На основании сказанного можно сделать вывод, что для работы в диапазоне частот желательно выбирать параметры схемы таким образом, чтобы величина T/τ изменялась в пределах от 3 до 9, что обеспечивает меньшие изменения времени выключения t в , и, следовательно, большую устойчивость работы инвертора.

Источник