Нарис. 5представлена блок-схема силовой части преобразователя спромежуточным звеном постоянного тока (так называемыйU-инвертор).
Рис. 5 – Блок-схема силовой части преобразователя
Напряжение сети U1 стандартной частоты f1 подается на вход неуправляемого выпрямителя, преобразующего переменное напряжение U1 в постоянное E0.
Рис. 6 – Входное напряжение сети
Выпрямленное и напряжение Е0 подается на вход инвертора, который преобразует его в трехфазное напряжение U1рег регулируемой частоты f1рег, поступающее на двигатель. Частота выходного напряжения инвертора f1рег регулируется блоком управления в функции сигнала управления Uy.
Остановимся подробнее на работе управляемого инвертора (рис. 7), полагая, что с помощью управляемого выпрямителя на его вход подается постоянное напряжение Е0.
Рис. 7 – Коммутационная схема инвертирования
Предположим, что трехфазная нагрузка zА, zВ и zС (обмотки статора асинхронного двигателя) соединена в звезду, а транзисторы VT1…VT6, на которых выполнен инвертор, соединены по мостовой схеме и по сигналам с блока управления открываются в требуемой последовательности. Обычно продолжительность открытого состояния каждого транзистора l составляет половину или треть периода Трег =1/fрег, а сдвиг моментов открытия транзисторов VT1…VT6 – шестую часть этого периода. Рассмотрим сначала работу схемы со временем открытия транзисторов l=Трег /2. Временная токовая диаграмма работы транзисторов для этого случая показана на рис. 8, где токи фаз IA, IB, IC, проходящие через нечетные транзисторы, отложены в положительном направлении, а через четные – в отрицательном. В каждый момент времени включены (открыты) три транзистора из шести, причем за время периода можно выделить шесть интервалов (I, II, III, IV, V, VI) различных сочетаний открытых и закрытых состояний транзисторов. Для определения формы напряжения на нагрузке рассмотрим схемы включения фаз статора асинхронного двигателя на каждом из шести временных интервалов.
Рис. 8 – Временная токовая диаграмма работы транзисторов
В течение интервала I открыты транзисторы VT1, VT5 и VT6 начала фаз zА и zС соединены с плюсовым выводом источника +Е0, а начало фазы нагрузки zВ – с минусовым выводом –Е0 (рис. 9,а). Если при этом сопротивления всех трех фаз одинаковы, то эквивалентное сопротивление параллельно соединенных фаз нагрузок zА и zС будет в два раза меньше сопротивления фазы нагрузки zВ. Тогда и напряжение на параллельно соединенных фазах нагрузок zА и zС будет в два раза меньше, чем на фазе нагрузки zВ, и составит Е0 /3.
Рис. 9 – Схемы включения фаз статора
На интервале II (рис. 7) открыты транзисторы VT1, VT6 и VT2, фазы нагрузок zВ и zС (рис. 9,б) включены параллельно, к ним прикладывается напряжение Е0 /3, а к фазе нагрузки zА – напряжение 2Е0 /3.
При переходе к интервалу III (рис. 7) закрывается транзистор VT6 и открывается транзистор VT3 (транзисторы VT1 и VT2 по прежнему открыты), в соответствии с чем фазы нагрузок zА и zВ включены параллельно (рис. 9,в).
Аналогично можно изобразить схемы соединения схемы соединения фаз обмотки статора для интервалов IV, V и VI, которые будут соответствовать схемам для интервалов I, II и III, но иметь другую полярность напряжения на началах фаз. График изменения напряжения на фазах нагрузки при l=Трег /2 (рис. 10) имеет ступенчатую форму, и оно является переменным, причем максимумы этого напряжения сдвинуты по фазам на треть периода регулируемой частоты. Другими словами, на нагрузке получается стандартная система трехфазного напряжения переменного тока, хотя и несинусоидальной формы.
Рис. 10 – Напряжение на двигателе