Статические преобразователи частоты

В системах электропитания и автоматики ЛА иногда бывает необходимо получить переменный ток частоты, отличной от частоты бортовой сети. К. таким потребителям относится в первую очередь навигационно-пилотажная аппаратура, получающая питание от источников повышенной частоты (1000, 2500 Гц).

Получение повышенной частоты может быть осуществлено с помощью статических преобразователей частоты (СПЧ) на полупроводниковых приборах (транзисторах, тиристорах).

СПЧ могут быть подразделены на две группы:

1) с промежуточным звеном постоянного тока;

2) с непосредственной связью питающей сети и цепи нагрузки.

В состав СПЧ с промежуточным звеном постоянного тока входит выпрямитель и инвертор.

Для однофазных систем СПЧ могут быть построены по тем же схемам, что и транзисторные преобразователи постоянного тока, описанные в § 8.4. Трехфазные преобразователи частоты со звеном постоянного тока выполняются на основе мостовых схем с применением тиристоров (рис. 8.4).

Выпрямитель В, выполненный по схеме Ларионова, собран на диодах Д1—Д6, а инвертор Ин — на тиристорах Т1—Г6. К выходным зажимам инвертора подключены фазы АБС нагрузки, соединенные звездой. Нечетные тиристоры Т1|, Т3, Т5 образуют анодную группу инвертора, четные тиристоры Т2, Т4, Т6—катодную группу.

В результате поочередного включения тиристоров Т1 и Т6, Т3 и Г4, Т5 и Т2 на выходе формируется переменное напряжение. В зависимости от применяемой схемы угол управления тиристоров может быть различным: 150°, 180° и т. д. относительно периода, соответствующего 360°. Сдвиг по фазе в 120 эл. град, между основными гармониками напряжения Uab, Ubc, Uca и Ua, Ub, Uc создается путем последовательной подачи управляющих импульсов с интервалом в 1/12 периода. Выключение тири­сторов осуществляется с помощью трех коммутирующих конденсаторов Сab, Свс, Сaс, включенных на соответствующие линейные напряжения Uab, Ubc, Uca инвертора и создающих обратную полярность в их анодно-катодных переходах. Дроссель L0 в схеме рис. 8.4 применяется для сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя.

Рассмотренная схема преобразователя частоты относится к параллельным инверторам, в которых коммутирующие конденсаторы подключены к фазам нагрузки А, В, С, и поэтому в промежутки между снятием с них заряжающего напряжения от инвертора до момента начала разрядки на цепь выключаемого тиристора и после его выключения сами разряжаются на фазы нагрузки. Таким образом, в процессе коммутации коммутирующие конденсаторы, кроме выполнения своих основных функций выключения тиристоров, участвуют в обменных зарядно-разряд­ных процессах с фазами нагрузки.

Приведенная схема может быть применена и в качестве пре­образователя постоянного тока в переменный, если вход инвертора подсоединить непосредственно к источнику постоянного тока.

Общим достоинством СПЧ с промежуточным звеном постоянного тока является независимость частоты на выходе от частоты на входе, а также возможность выполнения преобразователя с небольшим числом коммутирующих элементов и относительно простыми схемами управления.

К недостаткам таких СПЧ относится двухступенчатость преобразования энергии и, как следствие, низкий КПД.

Более высокий КПД и меньшую массу имеют СПЧ без звена постоянного тока с непосредственной связью питающей сети и цепи нагрузки. Они не требуют установки конденсаторов для компенсации реактивной мощности нагрузки, так как допускают свободный обмен электрической энергией между сетью и нагрузкой в обоих направлениях, чем обеспечивается работа СПЧ при любом коэффициенте мощности нагрузки.

Схемы СПЧ с непосредственной связью могут иметь как однофазный, так и трехфазный выходы, а также однофазный и трехфазный входы. Этим преобразователям присущи и некоторые недостатки. В частности, они потребляют из сети значительную реактивную мощность, и имеют ограниченный верхний предел рабочей частоты.

СПЧ с непосредственной связью без звена постоянного тока находят все более широкое применение, особенно там, где требуется многократное уменьшение частоты питающей сети.

Широкое использование этих преобразователей объясняется хорошими технико-экономическими показателями: высоким КПД, достаточно простой схемой и невысокой стоимостью.