25 Типовые процессы в однофазных инверторах. Типовые схемы инверторов. Анализ кривой выходного напряжения.

Типовые процессы: Мостовой ИН

При анализе схемы будем предполагать, что нагрузка Zн и трансформатор представлены сопротивлением Zэ. Управление транзисторами VT1…VT4 осуществляется от импульсных источников V1…V4, включённых между собой затвором и истоком соответствующий транзисторов. Параллельно транзисторам установлены обратные диоды VD1…VD4.

Типовые схемы инверторов:

1. Полумостовой (с нулевым выводом источника)(установки с высоким значением Е=220-360В)

2. С нулевый выводом трансформатора (при низком значении Е =12-24)

3. Мостовая(широкий диапозон мощностей)

Две схемы инверторов дополнены замыкающим ключом S0. В мостовой схеме такой ключ отсутствует, так как его функции могут выполнять рабочие ключи модуля Ms. Эквивалентной нагрузкой ИН является комплексное сопротивление Zэ, отображающее сопротивление трансформатора и приведённого к его входной цепи сопротивления потребителя.

Анализ кривой выходного напряжения инверторов

Форма напряжения на выходе всех ИН близка к кривым.

Среднее значение Uср выходного напряжения подобной кривой можно определить значенимем амплитуды Е прямоугольного импульса и его относитнльной длительностью γ=2tи/T.

Зависимости амплитудных значений гармоник с номерами n=1,3,5.от γ.

Эти кривые построены в предположении что Е=1. При выборе определённого значения γ можно обеспечить нулевое значение определённой гармоники в кривой выходного напряжения. Так например, при γ=0,8 в выходном напряжении будет полностью отсутствовать пятая гармоника при относительно небольшом уменьшении амплитуды первой гармоники относительно её максимального значения.

Другой показатель качества напряжения является коэффициент искажения, %

Зависимость Кг(γ) имеет достаточно яркое выраженный минимум при γ, лежачем в диапазоне 0,7..0,73. Однако это минимальное значение Кг оказывается недопустимо большим (порядка 25%), и в большинстве случаев нагрузку приходится подключать к ИН через достаточно громоздкий сглаживающий фильтр.

8. Однофазная мостовая схема выпрямления. Принцип действия, кривые напряжения и тока, основные расчетные соотношения. Сравнение схемы с двухполупериодной со средней точкой трансформатора.

В интервале от 0 до π ЭДС вторичной обмотки трансформатора Т направлена снизу вверх. На этом временном интервале открыты вентили VD1, VD4 и ток iо замыкается по цепи: точка а — вентиль VD1—обмотка дросселя L — нагрузка (CR_н) — вентиль VD4 — точка b — вторичная обмотка трансформатора — точка а. При смене полярности ЭДС вторичной обмотки (на интер­вале углов от π до 2π) будут открыты вентили VD3, VD2 и ток i₀ бу­дет протекать по цепи: точка b — вентиль VD3 — обмотка дросселя L — нагрузка (CR_н) — вентиль VD2 — точка а — вторичная обмотка трансформатора — точка b.

Таким образом, на интервале периода изменения ЭДС вторичной обмотки трансформатора ток i₀ через на­грузку протекает в одном и том же направлении. При этом напряже­ние U01 по форме совпадает с кривой U01 для однофазной двухполупериодной схемы выпрямления с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора и также изменяется с удвоенной частотой сети, т.е. число фаз выпрямления для однофазной мостовой схемы выпрямления также равно 2 (р=2). Для однофазной мостовой схемы выпрямления имеем:

При индуктивности обмотки дросселя L —> ∞ ток вторичной обмотки трансформатора i₂ имеет знакопеременную прямоугольную форму с высотой импульсов в каждой полуволне, равной I₀. Ток первичной обмотки трансформатора i₁, имея такую же форму, что и ток i₂, отличается от последнего в n₂₁= W₂/W₁ раз, где n₂₁ — коэффи­циент трансформации. Поэтому и действующие значения этих токов отличаются в n₂₁ раз.

Ток, протекающий через любой из вентилей, представляет собой по форме прямоугольный импульс с высотой равной выходному току ВУ и длительностью, равной половине периода изменения напряже­ния сети.

На рис. 3.5,б пунктиром показана примерная форма кривой то­ка вентилей (ivd1, ivd4) для случая, когда индуктивность обмотки дросселя имеет конечное значение, большее критического.