Параллельный резонансный инвертор.

Диаграмма изменения характеристик:

Силовая часть содержит: 4 рабочих тиристора, собранных по однофазной мостовой схеме, в диагональ переменного тока включается цепь нагрузки, коммутирующая индуктивность выносится в цепь постоянного тока. Параметры сопротивления нагрузки, а также коммутирующие элементы выбираются из условия обеспечения колебательного характера изменения тока нагрузки. Максимальное напряжение на конденсаторе при перезаряде должно быть больше чем напряжение источника постоянного напряжения. Принцип работы:

Работа схемы:

В положительном полупериоде одновременно включают тиристоры VS1, VS4, при этом ток нагрузки протекает от положительного вывода источника питания, тиристор VS1, цепь нагрузки, VS4 в минус напряжения источника. Параметры коммутационных элементов выбраны согласно колебательному контуру, ток изменяется по синусоиде, в момент времени t₁ он спадает до 0, этим током перезаряжается конденсатор с полярностью + -. U_Cmax>U_d. После выключения источника к тиристорам прилагается напряжение отрицательной полярности: половина разности между максимальным напряжением конденсатора и напряжением источника питания. Отличие этой схемы от предыдущей заключается в том, что заряженный конденсатор остается подключенным параллельно сопротивлению нагрузки, и в момент от t₁ до t₂ конденсатор продолжает разряжаться, напряжение на тиристоре VS1 также будет меняться. В момент времени t₂ вместо VS1, VS4 включается другая пара тиристоров и образуется новая цепь для протекания тока нагрузки. Ток в цепи нагрузки будет иметь отрицательное значение, хотя также изменяется по колебательному закону. Коммутирующий конденсатор перезаряжается током нагрузки. В момент времени t₃ когда ток спадет до 0, напряжение на конденсаторе достигнет максимального значения с полярностью: (-) (+). Напряжение на выключенном тиристоре VS1 будет отрицательно. В момент времени t₄ VS1, VS4 включаются снова и напряжение на них становятся равным 0.

Внешняя характеристика параллельного резонансного инвертора, такая же мягкая как и у параллельного инвертора тока:

Параллельные резонансные инверторы боятся режима холостого хода из-за того, что в режимах близких к холостому ходу напряжение на нагрузке, а следовательно и на тиристорах теоретически стремятся в бесконечность. Эти инверторы также боятся режима короткого замыкания, так как коммутирующий конденсатор оказывается закороченным и нарушаются условия колебательного характера изменения тока нагрузки. Для того чтобы колебательный характер обеспечить необходимо 2 реактивных элемента.

Инверторы напряжения.

1. Выполняются на полностью управляемых элементах (силовые транзисторы или запираемые тиристоры)

2. Тиристорные инверторы напряжения

Транзисторные инверторы напряжения.

Силовая схема содержит 4 транзисторных ключа (транзистор+возвратный диод VD)

Обычно это:

Данная цепь служит для формирования динамической траектории переключения транзисторов.

Принципы работы:

На силовые транзисторы VT подаются управляющие сигналы. В положительном полупериоде включаются тиристоры VT1, VT4, а VT2,VT3 – выключены. Инверторы напряжения предназначены для работы на индуктивно-активную нагрузку (i_H нарастает по экспоненте).

Если нагрузка чисто активная, то ток нагрузки имеет форму прямоугольника, если чисто индуктивная, то ток нагрузки имеет форму прямой линии.

В интервалах времени, соответствующих отрицательному значению тока нагрузки i_d, осуществляется рекуперация энергии из индуктивной нагрузки в источник постоянного напряжения (i_d – ток, потребляемый из сети).

В интервалах времени, соответствующих положительному значению тока нагрузки, энергия от источника питания передается в нагрузку.

Источник питания должен обладать двухсторонней проводимостью – это может быть аккумулятор либо генератор постоянного напряжения.

Когда питание инвертора выполняется с выпрямителя, на входе инвертора необходимо установить конденсатор, причем его емкость должна быть достаточной, для того, чтобы поглотить реактивную энергию нагрузки.

Если данное требование не выполнить, то в цепи нагрузки возникают перенапряжения, которые не контролируются по величине и эти перенапряжения будут приложены к диодам выпрямителя источника питания, а также к силовым элементам схемы. Под действием этих перенапряжений может наступить электрический пробой.

Выбор силовых элементов:

1. Выбор транзисторов осуществляется по оптимальному току коллектора:

Максимальное напряжение приложенное к транзистору:

2. Выбор диодов осуществляется по среднему току:

Недостатки инверторов данного типа:

1. Невозможность регулировать выходное напряжение по величине, для устранения этого недостатка используются методы ШИМ (на основной частоте и на высокой частоте). Для оптимального управления: U₁/f=const