barlik,nowak0004

99

2.3. Falowniki niezależne

Prąd łączników w falownikach napięcia ma w ogólnym przypadku przebieg dwukierunkowy. Sposób realizacji tych łączników przy zastosowaniu tyrystorów wyłączal-nych GTO, tranzystorów mocy i tyrystorów zwykłych przedstawiono na rys. 2.54d. Diody bocznikujące elementy półprzewodnikowe w pełni sterowalne (zaznaczone na schematach symbolicznie jako elementy dwubramkowe) są nazywane diodami zwrotnymi. Występowanie tych diod jest charakterystyczne dla rozpatrywanej klasy falowników napięcia.

Najprostszy sposób sterowania łączników falownika półmostkowego polega na cyklicznym, naprzemiennym załączaniu i wyłączaniu zaworów sterowanych Tl i T2, natomiast w przypadku układu mostkowego - par zaworów Tl-TA i 73-73.

Przy takim sterowaniu łączniki znajdują się w stanie przewodzenia przez połowę okresu napięcia wyjściowego.

Na rysunku 2.55 pokazano przebiegi czasowe sygnałów sterujących oraz prądów i napięć w układach falowników półmostkowych i mostkowych zasilających odbiornik rezystancyjno-indukcyjny. Przy przewodzącym łączniku Łl (rys. 2.55a) lub parze łączników Łl-ŁA (rys. 2.55b) na odbiorniku występuje dodatnie napięcie +U_d. Prąd odbiornika zwiększa się wg krzywej wykładniczej, osiągając maksymalną wartość w końcu półokresu napięcia wyjściowego u₀. Ujemne impulsy prądu bramki (i_G1-ri_G4) powodują wyłączenie dotychczas przewodzących tyrystorów GTO. Ze względu na to, że wartość prądu w odbiorniku indukcyjnym nie może ulec skokowej zmianie, prąd odbiornika będzie zachowywał dotychczasowy kierunek, płynąc w obwodzie zawierającym diody zwrotne oraz źródło napięcia U_d. Jest to równoznaczne z pojawieniem się na odbiorniku ujemnego napięcia o wartości —U_d. Prąd odbiornika zaczyna wówczas zmniejszać się zgodnie z krzywą wykładniczą. W chwili gdy osiąga on wartość równą zeru, w stan przewodzenia przechodzą zawory sterowane, umożliwiające przepływ ujemnego prądu odbiornika. Ponieważ chwila zmiany kierunku prądu nie jest dokładnie ustalona i w zależności od parametrów obciążenia może ulegać zmianie, stąd też impuls załączający kolejny zawór {T2) lub parę tyrystorów (T2, 73) jest doprowadzany w niewielkim odstępie czasu zaraz po wyłączeniu zaworów sterowanych przewodzących uprzednio. Wartość czasu opóźnienia t_z impulsu bramkowego załączającego kolejny zawór sterowany (bądź zawory) wynika tylko z konieczności uniknięcia zwarcia skrośnego.

Z przedstawionego opisu wynika, że w przypadku odbiornika indukcyjnego w każdym półokresie napięcia wyjściowego falownika prąd odbiornika przepływa zarówno przez zawór sterowany, jak i diodę zwrotną.

W czasie przewodzenia diod zwrotnych, prąd i_d w przewodzie zasilającym płynie do źródła napięcia stałego, co jest równoznaczne ze zwrotem energii elektromagnetycznej zgromadzonej w indukcyjności odbiornika do źródła zasilania (ujemna wartość prądu i^. W przedziałach przewodzenia zaworów sterowanych energia jest doprowadzana do odbiornika, zaś prąd wejściowy falownika jest dodatni.

W przypadku odbiornika czysto rezystancyjnego prąd wejściowy falownika płynie tylko w jednym kierunku i jest doprowadzany do odbiornika jedynie przez elementy sterowane bez udziału diod zwrotnych. Dla odbiornika w postaci dławika bezstratnego kąty przewodzenia diod k_D i zaworów sterowanych k_T są jednakowe i wynoszą tc/2.

Przebieg czasowy napięcia wyjściowego o kształcie symetrycznych impulsów prostokątnych może być wyrażony za pomocą szeregu Fouriera o następującej postaci:

u₀{cot) =

2 U_ś £

*    » = i

sin (raut)

n

(2.105)