Автономный инвертор

В автономных инверторах выходные параметры (форма, частота напряжения) определяются схемой инвертора и его системой управления в отличие от зависимых инверторов, выходные параметры которых соответствуют параметрам сети.

Автономный инвертор представляет собой коммутатор, для работы которого необходимы полностью управляемые переключающие элементы (ключи). Наиболее подходящими для автономных инверторов являются полностью управляемые полупроводниковые приборы (силовые транзисторы, запираемые тиристоры). В случае использовании обычных тиристоров, т.е. приборов с неполным управлением, схема инверторов дополняется устройствами принудительной, как правило, емкостной коммутации.

Автономный инвертор тока. В цепи постоянного тока АИТ включен реактор с большой индуктивностью. Тогда в интервале между коммутациями ключей ток в реакторе изменяется незначительно. В этом случае ключи изменяют направление (но не мгновенное значение) тока в нагрузке, так что последняя питается как бы от источника тока. Нагрузка таких схем носит, как правило, емкостной характер, так как при индуктивной нагрузке из-за скачкообразного изменения тока возникли бы перенапряжения, нарушающие нормальную работу элементов схемы.

Рис. 12.3. Схема и диаграммы тока и напряжения однофазного мостового АИТ

Предположим, что на интервале от нуля до в проводящем состоянии находятся тиристоры и . В момент на тиристоры и поступают управляющие импульсы. При этом напряжение на нагрузке (точка М на рис. 12.3) равно , где -- угол сдвига между синусоидами выходного напряжения и выходного тока инвертора. Это напряжение является прямым для тиристоров и , они включаются, и цепь нагрузки оказывается замкнутой накоротко через все открытые тиристоры схемы. В результате этого возникает разряд коммутирующего конденсатора . Ток разряда распределяется по двум контурам. В одном контуре он направлен навстречу току, протекающему через тиристор , а в другом -- навстречу току, протекающему через тиристор . Когда токи этих тиристоров станут равными нулю, они выключатся, так как завершится процесс коммутации тиристоров. Поскольку в контурах разряда конденсатора отсутствуют индуктивности, этот процесс можно считать мгновенным.

После выключения тиристоров и ток начинает проходить через тиристоры и , вследствие чего направление тока нагрузки скачком изменяется. Напряжение в момент коммутации не изменяется из-за наличия в схеме конденсатора . К тиристорам и скачком прикладывается обратное напряжение , и они имеют возможность восстанавливать запирающие свойства. Для нормальной коммутации необходимо, чтобы , где - частота выходного напряжения, - время выключения тиристора.

В противном случае после прохождения напряжения через нуль произойдет повторное включение и , так как на них будет подано прямое напряжение раньше, чем они успеют восстановить свою запирающую способность. В результате этого возникнет аварийный режим, когда во включенном состоянии будут находиться одновременно все тиристоры («опрокидывание» инвертора). Чтобы этого не случилось, необходимо, чтобы вся нагрузка вместе с конденсатором имела емкостной характер и ток опережал напряжение .

Автономный инвертор напряжения. В этом случае источник постоянного напряжения подключен непосредственно к ключевым элементам, которые периодически с изменением полярности подключают это напряжение к нагрузке. В результате нагрузка питается как бы от источника переменного напряжения. Нагрузка в этом случае должна носить активный или активно-индуктивный характер.

Рис. 12.4. Схема и диаграммы тока и напряжения однофазного АИН на транзисторах

Когда открыты транзисторы и , напряжение на нагрузке имеет полярность (без скобок), а ток нагрузки растет по экспоненте. В момент поступают управляющие импульсы, запирающие , и отпирающие , . Поскольку ток в индуктивности нагрузки не может измениться скачком, то он продолжает протекать в том же направлении, но уже не через транзисторы и , а через диоды и , которые включаются при выключении транзисторов и из-за возникновения противоЭДС индуктивности нагрузки, превышающей напряжение источника питания . Во время протекания тока через обратные диоды происходит возврат энергии из нагрузки в источник постоянного тока.

Включение диодов и приводит к изменению знака напряжения нагрузки на противоположное (полярность в скобках). Под воздействием встречного напряжения ток нагрузки , протекающий через диоды и в источник питания, будет уменьшаться также по экспоненте. При спадании тока до нуля (в момент ) диоды и выключаются, и ток нагрузки начинают проводить транзисторы , , на базах которых с момента присутствует управляющий импульс. Далее аналогичные процессы повторяются.

Дата добавления: 2015-07-15