Автономные инверторы

АИ –устройства преобразующие постоянный ток в переменный с частотой неизменной или регулируемой системой управления и работающей на автономную (несвязанную с сетью переменного тока) нагрузку.

Основа АИ-вентильное переключающее устройство, пропускающее ток в нагрузку, изменяя полярность в течение одинаковых промежутков времени. Может выполняться по однофазным и транзисторным схемам ( с нулевым выводом или мостовым). Для коммутации тока в АИ вводят дополнительные связующие элементы ( конденсаторы, дроссели), преобладание параметров которых определяет тип АИ: АИ ток и АИ напряжения.

Модель однофазного АИТ, в котором вентили заменены ключами на рис 9.15 т.к. дроссель L = , то I на выходе АИТ изменяется незначительно при коммутации транзисторов и при поочередном замыкании ключей транзисторов и при поочередном замыканиии ключей 1,4 и 2,3 поступает в нагрузку прямоугольной формы (рис 9.16).

Рис 9.15

Рис 9.16

В схеме АИН (рис 9.17) входное напряжение при коммутации поддерживается постоянным за счет конденсатора С большой емкости. При поочередном переключении ключей 1,4 и 3,2 напряжения на нагрузке имеет прямоугольную форму (рис 9.18)

Рис 9.17

Рис9.18

АИТ в зависимости от способа включения коммутирующей емкости схемы к нагрузке делят на 3 группы:

· параллельные

· последовательные

· последовательно-параллельные

Рис 9.19а

Пример параллельного АИТ на рис 9.19 (а). Поочередное включение тиристоров обеспечивается системой управления. Закрытие тиристоров-коммутирующей емкостью С. При открытии VD1 ток нагрузки инвертора определяется левой половиной TV. При этом через правую половину TV и VD1 происходит заряд С с полярностью на рис 9.19 (а). Скорость заряда зависит от С и приведенного к первичной обмотке (1/2w ) R :

= ; При открытии СУ VD2 ток нагрузки протекает через правую полуобмотку TV, а « - » источника Е вместе с « - » С оказываются приложены к аноду VD1, что больше « - », приложенного к аноду. Т.о. VD1 закрывается, а С перезаряжается через VD2 и левую полуобмотку. Форма U при активной нагрузке на рис. 9.20 L,C состявляют последовательный колебательбный контур, высокая добротность которого (малое сопротивление R , по сравнению с X =X ) обеспечивает практически синусоидальную форму тока нагрузки. Пока открыт VD1 происходит протекание тока нагрузки и заряд С. К концу полупериода собственный резонансный f контура конденсатор зарядится до напряжения большего Е , что приведет к закрыванию VD1. Если в этот момент открыть VD2, произойдет разряд емкости через L, R , VD2. Ток через нагрузку меняет направление и так же имеет sin форму. Конденсатор перезаряжается. Полярность напряжения на нем противоположна предыдущей. Недостаток схемы в неравномерном в течении периода нагрузке источника питания Е . Лучше использование Е в схеме сразделенными емкостями (рис 9.21). В первый полупериод работы при открытом VD1, С заряжетсмя через R . Ток нагрузки равен сумме токов заряда С и разряда С , и при высокой добротности последовательных RLC контуров имеет синусоидальную фому.

Рис 9.20

Последовательно-параллельный АИТ предполагают наличие помимо последовательного колебательного контура включение параллельно R (чаще имеющий активно-индуктивную характер) конденсатора С.

Однофазные АИН чаще выполняют по мостовой схеме (рис 9.22а) Формирование переменного напряжения в нагрузке обеспечивается поочередным отпиранием транзисторов, находящихся в противоположных плечах моста.

Рис 9.22 а

Рис 9.22 б

В интервале (0 t ) открыты тиристоры VS3, VS4. Напряжение на нагрузке равно Е и имеет полярность Без скобок. В момент времени t VS1, VS2, отпирают VS3, VS4 запираются. Но за счет эдс самоиндукции ток i проводят диоды VD1, VD2, отпирается приложенным с полярностью без скобок U . Энергия, запасенная в L т.о. отдается в цепь источника питания и нагрузки, а роль обратных диодов в схеме сводится к пропусканию реактивного тока нагрузки после переключения тиристоров.

В момент времени t i =0 и VD1, VD2 закрываются, ток нагрузки ( под действием Е меняет направление. В момент времени t происходит закрытие VS1, VS2 и отпирание VS3, VS4. Процессы в цепи протекают анологично.