Резонансные инверторы.
Их отличительной особенностью является то, что нагрузка входит в состав колебательного контура и ток коммутирующих элементов имеет колебательный характер, при этом выключение коммутирующих элементов происходит в моменты времени, соответствующие естественному спаданию тока нагрузки до 0.
По своим характеристикам резонансные инверторы занимают промежуточное положение между инверторами тока и инверторами напряжения.
Тиристорные инверторы тока.
По схемотехническому исполнению бывают: параллельные, последовательные и параллельно-последовательные.
Параллельный инвертор тока.
Силовая схема: содержит входную индуктивность Ld равную бесконечности, кроме того сделаем допущение, что тиристоры идеальны, во включенном состоянии RТИР=0, а также считаем, что напряжение и ток нагрузки вследствие установки фильтров (которые на рис. Не показаны) изменяются по синусоидальному закону, это допущение позволяет использовать векторные диаграммы для анализа работы инвертора. Кроме входной индуктивности силовая схема содержит 4 рабочих тиристора, в диагональ переменного тока подключено сопротивление нагрузки, а параллельно ей конденсатор, который служит для коммутации. Сопротивление нагрузки может содержать и индуктивность, но эта индуктивность должна быть полностью скомпенсирована реактивным сопротивлением коммутирующего конденсатора, в целом цепь нагрузки должна иметь емкостный характер.
В положительном полупериоде включаем тиристоры VS1, VS4, они находятся под действием прямого напряжения и включается, ток Id=const начинает протекать через цепь нагрузки инвертора, то есть iи=Id по величине. За время протекания тока коммутирующий конденсатор заряжается этим током и его полярность +-. В следующем полупериоде включаются тиристоры VS2,VS3, при этом образуется два контура для разряда коммутирующего конденсатора:
1) Через тиристор VS1 и тиристор VS2.
2) Через тиристор VS3 и тиристор VS4.
Коммутирующие токи iK1, iK2 будут выключать ранее работающие тиристоры и включать вступающие в работу тиристоры. Как только в обоих контурах сопротивление будет равно нулю, тиристоры выключаются. Ток инвертора скачком меняет свое направление на противоположное. К концу отрицательного полупериода коммутирующий конденсатор опять перезарядиться током, который потребляется из сети и полярность напряжения на конденсаторе смениться на противоположную. И в момент следующего положительного полупериода, коммутирующие токи изменят свое направление на противоположное и переключат ключи. В цепи нагрузки имеется фильтр, выделяющий 1-ую гармонику тока, см рисунок выше. При емкостном характере нагрузки напряжение отстает от тока на какой-то угол. Чтобы убедиться, что в конце положительного полупериода тиристоры VS1 и VS4 надежно выключатся построим диаграмму изменения напряжения. Пока тиристор VS1 был включен, то UVS1=0.
Из диаграммы видно что после выключения вентиля к нему прикладывается отрицательное напряжение для восстановления запирающих свойств (угол - угол восстановления запирающих свойств тиристоров).
Угол сдвига между током и напряжением инвертора принято называть углом опережения:
Для надежной работы инвертора необходимо, чтобы угол восстановления запирающих свойств = был больше или равен tВ.З.С – наступает режим опрокидывания или срыва инвертора, а данный режим является аварийным.
Покажем диаграмму изменения напряжения Ud.
Внешняя характеристика:
Форма напряжения в диагонали переменного тока инвертора тока точно такая же как и в зависимом инверторе.
Для зависимого инвертора среднее значение напряжения:
Тогда:
=
Видно, что при
больших нагрузках 0,
следовательно UH
Вывод:
Внешняя характеристика
инвертора тока, особенно в начальной
части имеет круто падающий характер,
при малых нагрузках проводимость
нагрузки снижается и напряжение на
нагрузке теоретически стремиться к
бесконечности. Соответственно напряжения
на тиристорах также стремятся к
бесконечности, что может вызвать их
электрический пробой. При большой
загрузке инвертора проводимость нагрузки
YH,
а угол опережения 0,
при этом уменьшается время, предоставленное
для восстановления запирающих свойств
тиристоров, что может привести к
опрокидыванию инвертора. Таким образом
параллельный инвертор тока может
нормально работать в ограниченном
диапазоне изменения соотношения
проводимости нагрузки к проводимости
конденсатора, причем это соотношение
обычно находится в пределах:
