- •Введение
- •1. Выпрямители
- •1.1. Классификация и основные характеристики выпрямителей
- •Основные расчетные параметры схем выпрямления
- •1.2. Неуправляемые выпрямители
- •1.3. Особенности работы выпрямителей с различным характером нагрузки
- •1.4. Управляемые выпрямители
- •2. Инверторы, ведомые сетью
- •3. Импульсные преобразователи напряжения
- •3.1. Импульсные преобразователи постоянного напряжения (иппн)
- •3.2. Импульсные преобразователи переменного напряжения
- •4. Автономные инверторы
- •4.1. Автономные инверторы тока
- •4.2. Автономные инверторы напряжения
- •4.3. Резонансные инверторы
- •Список литературы
4. Автономные инверторы
Автономные инверторы (АИ) – это устройства, предназначенные для преобразования напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока и работающие на автономную (не связанную с сетью) нагрузку.
Различают три основные типа АИ:
автономные инверторы тока (АИТ);
автономные инверторы напряжения (АИН);
резонансные инверторы (АИР).
Основные области применения автономных инверторов: регулируемый электропривод переменного тока (АИН, АИТ), вторичные источники питания (АИН, АИР, АИТ), электротехнологии, электротермия (АИТ, АИР).
4.1. Автономные инверторы тока
В АИТ источник питания работает в режиме источника тока. В качестве элементной базы используются тиристоры.
Схема однофазного параллельного АИТприведена на рис. 4.1, временные диаграммы – на рис. 4.2. Дроссель Ldс достаточно большой индуктивностью сглаживает входной ток id(при Ldid = Id). Кроме того,ограничивает ток через тиристоры в моменты коммутации. Конденсатор С предназначен для коммутации тиристоров. Тиристоры переключаются попарно через полпериода выходного напряжения (тока) АИТ.
Рис. 4.1
Схема работает следующим образом. Пусть к моментуоткрыты тиристоры VS2, VS3, конденсатор заряжен с полярностью, показанной на рис. 4.1. В моментоткрываются тиристоры VS1, VS4. Через открывшиеся VS1, VS4 к VS2, VS3 прикладывается напряжение ucс обратной для этих тиристоров полярностью. В результатеVS2,VS3 запираются.
Рис. 4.2
На интервале 0 < t <конденсатор перезаряжается по цепи ELdVS1CVS4, приобретая к моментуполярность, противоположную первоначальной. На интервале<t < 2вновь открываются VS2, VS3 и процессы повторяются. Поскольку ток id– идеально сглажен, токи через тиристоры ia1…ia4представляют собой однополярные импульсы прямоугольной формы, а ток iиимеет вид разнополярных импульсов. При активной нагрузке ток iнповторяет по форме напряжение uн= uc.
Для надежного запирания тиристоров к ним, после спадания тока до нуля, должно быть приложено обратное напряжение в течение интервала, равного времени восстановления запирающих свойств тиристора tвос. Этому интервалу соответствует интервал, называемый углом опережения.
Одним из основных недостатков АИТ является ограниченный диапазон изменения нагрузки при фиксированной величине коммутирующего конденсатора. Пусть при некоторой величине нагрузки rнкривая выходного напряжения uн= ucхарактеризуется углом опережения, максимальным значением напряженияucmи постоянной времени=rнС (рис. 4.3а). При увеличении нагрузки (уменьшенииrн) постоянная времени уменьшается (рис. 4.3б), что может при<tвоспривести к опрокидыванию инвертора, т. е. к возникновению сквозного тока черезVS1,VS2 илиVS3,VS4. При уменьшении нагрузки (увеличенииrн) постоянная времени увеличивается (рис. 4.3в), уголвозрастает, но возрастает также напряжение на конденсаторе, что может привести к пробою тиристора.
Рис. 4.3
В схеметрехфазного параллельного инвертора(рис. 4.4) содержится три коммутирующих конденсатора. К моменту пуска конденсаторы должны быть заряжены с полярностью, показанной на рис. 4.4. Пуск осуществляется подачей управляющих импульсов на два тиристора одновременно. Далее, в установившемся режиме управление тиристорами в одной стойке производится в противофазе, а управление тиристорами анодной (и катодной) групп – со сдвигом на угол 2/3. Схема работает следующим образом (рис. 4.5). На интервале 0 <t </3 открыты тиристоры VS1, VS4, конденсатор CАВдозаряжается по контуру LdVS1CАВVS4E, конденсатор CВСразряжается на сопротивление Zbc, конденсатор ССАперезаряжается. В моментt =/3 открывается тиристор VS6, к VS4 через открывшийся VS6 прикладывается обратное напряжение с конденсатора CВСи VS4 запирается. Сопротивления нагрузки подключены параллельно конденсаторам, поэтому напряжения на фазах нагрузки равны напряжениям на конденсаторах. На других интервалах, длительностью/3, процессы протекают аналогично.
Рис. 4.4