Описываемый ниже преобразователь в бытовых условиях может быть и не нужен, но для промышленных предприятий с трехфазными потребителями тока может оказаться очень полезным, не говоря уже о тех местах, где нет трехфазных линий электропередач, но существует необходимость применения трехфазного электрооборудования. Схема силовой части преобразователя показана на рис.1.

(нажмите для увеличения)

Из-за большой индуктивности сглаживающего дросселя Ld ток инвертора Id можно считать идеально сглаженным. Положительным импульсом Uу1...Uу6 открываются тиристоры V1...V6. Конденсаторы Ск - коммутирующие. Они служат для создания запирающего напряжения на тиристорах.

Выходное фазное напряжение

Uф = Еnтр/2,34cosβ,

где: β = (1,4...2)δкр; δкр =360°ftвыкл; δкр угол восстановления запирающих свойств тиристора; f - выходная частота инвертора; tвыкл - паспортное время выключения тиристоров; nтр - коэффициент трансформации трансформатора.

Максимальное напряжение на конденсаторе

Ск: Uс.макс = 1,4Е.

Емкость фазового конденсатора

Ск = Iн n²тр(tgδ cosϕн + sinϕн)/Uн2πf.

Значение угла β выбирается из условия получения необходимого выходного напряжения Uл, где ϕн - угол сдвига фаз между Uн и Iн: ϕн = arctg (2πfLн/Rн).

Индуктивность на входе

Ld Ld ≥ E[1 - cos(β + π/6)]cosϕ/72fPн cosβ, если β<π/6;

Ld ≥ E2sin²β/144fPн cos²β, если β≥π/6.

Среднее значение тока, потребляемого от источника питания,

Id = Pн/Ud.

Максимальное прямое и обратное напряжения на тиристоре

Uпр.макс =1,41Uл; 

Uобр.макс = 1,41 Uлsinβ.

Среднее, максимальное и действующее значения токов, проходящих через тиристоры,

Ivср = Id/3 = Pн/3E; 

Ivмакс = Id;

Iv = Id/1,41.

Активные Pн и реактивные Qн мощности, потребляемые инвертором (суммарные и фазные):

Pи = Pн = 3Ри.ф= 3Рн.ф = Рd = EId;

Qи= 3Qи.ф = 3Ри.фtgβ;

Qн = 3Qн.ф = 3Рн.фtgϕн;

Qc= Qи + Qн = 3Qс.ф,

где Pн, Ри.ф, Qи, Qи.ф - суммарные и фазные активные и реактивные мощности нагрузки;

Qc и Qс.ф. - суммарная и фазная реактивная мощность конденсаторов Ск.

Чтобы получить положительную полуволну линейного напряжения UAB, необходимо, чтобы были открыты тиристоры V1 и V4 (рис.2), чтобы получить отрицательную полуволну - V2 и V3.

Чтобы получить положительную полуволну линейного напряжения UBС, необходимо, чтобы были открыты тиристоры V3 и V6, чтобы получить отрицательную полуволну V4 и V5.

Чтобы получить положительную полуволну линейного напряжения UAС, необходимо, чтобы были открыты тиристоры V2 и V5, чтобы получить отрицательную полуволну V1 и V6.

Получение необходимых импульсов управления тиристорами обеспечивается системой управления, схема которой показана на рис.3.

(нажмите для увеличения)

На микросхеме DD1 собран задающий генератор (ЗГ) прямоугольных импульсов с частотой следования 300 Гц, которая подстраивается подбором резистора R1. На микросхемах DD2...DD4 собран кольцевой счетчик на 6. RS-триггер на микросхеме DD5.2 защищает схему от "дребезга" контактов при включении. В исходном состоянии триггер DD5.2 имеет на выход лог."0" (на входе R - лог."1"). При переводе переключателя SA1 в верхнее по схеме положение со входа R снимается лог."1", а на вход S подается лог."1". На выходе триггера появляется лог."1", и на вход С одновибратора DD5.1 подается положительный перепад напряжения. Одновибратор вырабатывает импульс длительностью около 20 мс. Этот импульс запрещает выдачу управляющих напряжений Uу1...Uу6 по выходам элементов И DD6, DD7, так как на их входы 5,8,13 подается отрицательный импульс одновибратора.

Импульс одновибратора устанавливает первый триггер кольцевого счетчика DD2.1 в единичное состояние, остальные пять - в нулевое. При окончании действия импульса одновибратора снимается запрет на выдачу управляющих импульсов Uу1...Uу6. Первый импульс задающего генератора устанавливает первый триггер DD2.1 в нулевое состояние, второй DD2.2 - в единичное. Остальные триггеры останутся в нулевом состоянии, так как на их информационных входах D находится лог."0". Второй импульс ЗГ устанавливает в единичное состояние третий триггер и т.д. (см. рис.2). Шестой импульс ЗГ устанавливает счетчик в исходное состояние - 1,0,0,0,0,0.

Управляющие импульсы Uу1...Uу6 формируются элементами И DD6, DD7 и каскадом усиления на транзисторах VT1...VT12. Как видно на временной диаграмме (рис.2): Uу1 = Q1&Q6; Uу2 = Q3&Q4; Uу3 = Q2&Q3; Uу4 = Q5&Q6; Uу5 = Q4&Q5; Uу6 = Q1&Q2.

Номинал и мощность рассеивания резисторов R7, R10, R13, R16, R19, R22 рассчитывают в зависимости от тока открывания выбранных тиристоров

R < E/Iоткр; РR = E²/R.

Автор: А.Маньковский