Инвертора напряжения

В инверторах напряжения на входе включен конденсатор С большой емкости ( 11.9, а). Напряжение на входе при работе инвертора остается практически неизменным. Инверторы напряжения формируют выходное напряжение, а форма и фаза тока нагрузки определяются ее параметрами. В предельном случае (С-»-оо) при поочередном включении тиристоров ТР\, ТР* и ТР2, ТРз к нагрузке прикладывается напряжение прямоугольной формы ( 11.9, б).

кания используют вспомогательные (отсекающие) диоды Д\ — Д4, включенные параллельно тиристорам. Обратное по отношению к тиристорам включение диодов позволяет последним вступать в работу, когда мгновенные значения токов имеют направление, противоположное направлению мгновенных значений напряжения. При работе отсекающих диодов реактивная мощность от индуктивной нагрузки возвращается к источнику питания Е. Условия отдачи диодами реактивной мощности в инверторах напряжения наиболее благоприятные, поскольку входное напряжение у них неизменное.

В инверторах напряжения можно использовать также однооперационные тиристоры (обычно при потреблении нагрузкой значительного тока). Схема однофазного мостового инвертора напряжения на однооперационных тиристорах с узлом коммутации LKCK показана на 11.13, а.

Для снижения напряжения на элементах схемы и получения «жесткой» внешней характеристики в резонансных инверторах используют обратные диоды, включенные встречно-параллельно тиристорам, как, например, в инверторах напряжения (см. 11.12, а и 11.13, а). Через эти диоды возможен отвод реактивной мощности нагруз-

Кроме того, в инверторах рассмотренного типа (инверторах напряжения) возможны очень большие пики тока при малых частотах вращения двигателя. Это объясняется тем, что минимальная длительность приложения напряжения T«in довольно велика, так как она определяется временем перезаряда коммутирующего конденсатора. При малой частоте вращения двигателя ЭДС вращения в обмотке статора практически отсутствует и за период проводящего состояния инвертора ток в обмотке возрастает по закону:

В инверторах напряжения на входе включен конденсатор С большой емкости ( 5.35, а). Напряжение на входе при работе инвертора остается практически неизменным. Инверторы напряжения формируют выходное напряжение, а форма и фаза тока нагрузки определяются ее параметрами. В предельном случае (С -» оо) при поочередном включении тиристоров Ть Т^ и Т2, Т3 к нагрузке прикладывается напряжение прямоугольной формы ( 5.35, б).

И, наконец, можно регулировать выходное напряжение за счет использования двух нерегулируемых инверторов И1 и И2 ( 3.38), выходные напряжения которых f/2i и ?/22 с одинаковыми действующими значениями сдвигаются по фазе относительно друг друга. Напряжения U%\ в ?/22 суммируются с помощью двух трансформаторов Тх и Т2. Как видно из 3.38,6, результирующее напряжение ?/2 зависит от угла ij> фазового сдвига между выходными напряжениями двух инверторов. Однако использование этого метода в инверторах напряжения приводит к увеличению содержания гармоник при снижении выходного напряжения.

В то же время в автономных инверторах напряжения потеря запирающих свойств тиристора или обратного диода или появление ошибочного импульса управления пред-

1. В автономных инверторах напряжения или инверторах резонансного типа перегрузку тиристоров по току при опрокидывании, т. е. при одновременном отпирании двух противофазных плеч, можно уменьшить путем разряда сглаживающего конденсатора в звене постоянного тока через специальный электронный ключ, состоящий из защитного тиристора, который при аварии немедленно включается, и разрядного сопротивления, а также через все одновременно включаемые силовые тиристоры инвертора.

планарным расположением катодного и управляющего электродов. В исходной высокоомной кремниевой пластине п~ при помощи двусторонней диффузии акцепторной примеси формируют р+-область анода и р-область базового слоя тиристора. Затем, применяя локальную донор-ную диффузию, создают л+-области катода и поверхностные участки управляющего электрода к узкой р-базе. Важным моментом является точность воспроизведения геометрических размеров каждой области, что обеспечивает идентичность характеристик отдельных ячеек. Структура на 2.52, а используется в приборах с высоким обратным напряжением близким по величине к прямому блокируемому напряжению. О'бла-стью применения таких тиристоров являются преобразователи без обратных шунтирующих диодов, например управляемые выпрямители Поскольку обратное напряжение тиристора падает на анодном р+-л~-пере-ходе, р+-область анода выполняется однородной по всей площади ячейки. Однако это повышает падение прямых напряжений на открытой структуре (> 2.5 В) и увеличивает токи утечки. Указанных недостатков лишена вторая разновидность запираемых тиристоров — с шунтированием анодного перехода ( 2.52, б). В структуре данных тиристоров через высоколегированные п+-участки, сформированные в анодном слое, осуществляют распределенное шунтирование соответствующего перехода. Такие приборы не способны блокировать высокие обратные напряжения. Однако этого и не требуется во многих практических схемах применения (например, в автономных инверторах напряжения).

Системы управления автономными инверторами требуют модификации алгоритма переключения вентилей, что обусловлено специфичными режимами работы того или иного преобразователя Например, в автономных инверторах напряжения используют различные длительности открытого состояния ключа при широтно-импульсном способе формирования и регулирования выходного напряжения( 4.3).

Принцип работы автономного инвертора напряжения рассмотрим на примере однофазного инвертора с нулевым выводом ( 10.55). Он содержит основные тиристоры VS^ и VS2 большой мощности для переключения тока в приемнике с сопротивлением нагрузки гн и узел коммутации, указанный на 10.55 штрихпунктирной линией. Последний содержит вспомогательные тиристоры VSK} и VSK2 малой мощности, диоды VD\ и К?>2, включенные параллельно и встречно основным тиристорам, и ветвь последовательно включенных конденсатора С и катушки индуктивности LK. Конденсаторы большой емкости С\ = С2 выполняют роль делителя напряжения источника постоянной ЭДС Е на две равные части.

9.44. Схема однофазного мостового автономного инвертора напряжения (а), временные диаграммы напряжений и токов инвертора (б)

Принцип работы автономного инвертора напряжения рассмотрим на примере однофазного инвертора с нулевым выводом ( 10.55). Он содержит основные тиристоры VSt и VSj. большой мощности для переключения тока в приемнике с сопротивлением нагрузки гн и узел коммутации, указанный на 10.55 штрихпунктирной линией. Последний содержит вспомогательные тиристоры VSK} и У$к2 малой мощности, диоды KZ), и К?>2, включенные параллельно и встречно основным тиристорам, и ветвь последовательно включенных конденсатора CK и катушки индуктивности LK. Конденсаторы большой емкости Cj = C2 выполняют роль делителя напряжения источника постоянной ЭДС Е на две равные части.

Принцип работы автономного инвертора напряжения рассмотрим на примере однофазного инвертора с нулевым выводом ( 10.55). Он содержит основные тиристоры VS\ и VS2 большой мощности для переключения тока в приемнике с сопротивлением нагрузки г и узел коммутации, указанный на 10.55 штрихпунктирной линией. Последний содержит вспомогательные тиристоры VSKl и К5'к2 малой мощности, диоды VDi и VD2, включенные параллельно и встречно основным тиристорам, и ветвь последовательно включенных конденсатора CK и катушки индуктивности LK. Конденсаторы большой емкости С) = С2 выполняют роль делителя напряжения источника постоянной ЭДС Е на две равные части.

На входе инвертора напряжения обычно включают конденсатор С, что обеспечивает обратную проводимость источника постоянного напряжения и уменьшает сопротивление источника переменной составляющей входного тока.

В инверторах напряжения можно использовать также однооперационные тиристоры (обычно при потреблении нагрузкой значительного тока). Схема однофазного мостового инвертора напряжения на однооперационных тиристорах с узлом коммутации LKCK показана на 11.13, а.

Принцип работы однофазного мостового инвертора напряжения мало отличается от принципа работы однофазного инвертора тока. В обоих инверторах тиристоры включаются парами в плечи моста, а нагрузка — в горизонтальную диагональ. При включении управляющими импульсами тиристоров ТР\ и 77>2 через них

ся инверторы, ведомые сетью, от автономных инверторов? 5. При каких условиях происходит передача мощности от одного источника к другому в общей цепи? 6. Как осуществляется переход от режима выпрямления к режиму инвертирования в цепи, содержащей источники переменного и постоянного напряжений? 7. В каких пределах возможно изменение угла управления в простейшей схеме инвертора? 8. В чем заключается «опрокидывание» инвертора? 9. Опишите работу однофазного двухполупериодного инвертора, ведомого сетью. 10. Что такое угол опережения и как он связан с углом управления? 11. От чего зависит угол коммутации и как он влияет на внешнюю характеристику инвертора? 12. Опишите работу трехфазного инвертора, ведомого сетью. 13. Какие функции выполняют автономные инверторы? 14. Где применяют автономные тиристорные инверторы? 15. Какие требования предъявляют к автономным инверторам? 16. В чем состоят основные отличия инверторов тока, инверторов напряжения и резонансных инверторов? 17. Перечислите основные схемы автономных инверторов. 18. Поясните принцип работы однофазного инвертора тока с выводом нулевой точки. 19. Поясните принцип работы однофазного мостового инвертора напряжения. 20. Поясните принцип работы последовательного мостового инвертора при разных соотношениях рабочей и собственной частот резонансного контура.

При питании вентильного двигателя от сети постоянного тока в преобразователе частоты должны применяться тиристоры с узлами принудительной коммутации. В двигателях малой мощности допустимо применение транзисторов. При питании вентильного двигателя от тиристорного преобразователя частоты, основанного на использовании автономного инвертора напряжения ( 9.38, а), преобразователь подключен к источнику постоянного тока и формирует трехфазное напряжение изменяющейся частоты, которое подается на фазы А, В и С обмотки якоря двигателя. К каждой фазе может быть подведено положительное (тиристорами 77, Т2 и 73) и отрицательное (тиристорами Т4, Т5 и Т6) напряжения.

В преобразователе частоты, основанном на" использовании инвертора напряжения ( 9.38, а), величина выходного напряжения почти не зависит от режима работы двигателя, поэтому регулирование необходимо вести при постоянстве угла 6. Это можно осуществить, определяя с помощью какого-либо датчика положение оси

В схеме инвертора напряжения в течение межкоммутационного интервала напряжение на нагрузке равно напряжению звена постоянного тока. Переток реактивной мощности обеспечивается обратным мостом и конденсатором.