Способ формирования выходного напряжения инвертора в виде импульсов чередующейся полярности и одинаковой длительности

Способы формирования и регулирования выходного напряжения в однофазных АИН.

Автономные инверторы напряжения.

Однофазные АИН чаще всего выполняют по мостовой схеме (рисунок 5.1). Нагрузка включается в диагональ моста, образованного тиристорами VS1÷ VS4 и обратными диодами VD1÷ VD4. Диоды предназначены для пропускания тока активно-индуктивной нагрузки на интервалах времени, когда ток имеет направление, обратное для тиристоров.

Формирование кривой выходного напряжения характеризуется процессами, протекающими в главных цепях инвертора при задании соответствующих интервалов проводимости тиристоров. Для простоты способы формирования будем рассматривать без учета процессов, протекающих во вспомогательных цепях принудительной коммутации и занимающих существенно меньшую часть периода выходного напряжения. Поэтому на схеме, рис. 5.1. узлы принудительной коммутации однооперационных тиристоров не показаны. Такой подход позволяет отразить сущность процессов формирования и регулирования выходного напряжения, общих как для транзисторных, так и для тиристорных (одно и двухоперационных) инверторов.

В этом случае формирование кривой U_Н требует поочередного отпирания накрест лежащих тиристоров VS1, VS2 и VS3, VS4 таким образом, чтобы каждый из них был открыт в течение ψ=180°. В установившемся режиме кривая тока i_н активно-индуктивной нагрузки состоит из участков экспонент. До момента υ₁ ток проводят тиристоры VS3 и VS4.

В момент времени υ₁ запираются тиристоры VS3, VS4 и отпираются тиристоры VS1, VS2. Из-за индуктивности в цепи нагрузки, ток i_н под действием э.д.с. самоиндукции сохраняет на интервале υ₁- υ₂ прежнее направление. Поскольку VS3 и VS4 заперты, а VS1 и VS2 в таком направлении проводить ток не могут, ток нагрузки на этом интервале проводят диоды VD1 и VD2 по цепи E-VD1-R_н-L_н-VD2. Отпиранием диодов вызывается изменение выходного напряжения на нагрузке (его полярности). Энергия, запасённая в индуктивности L_Н на предыдущем этапе работы схемы, отдаётся в цепь источника питания. Таким образом, роль обратных диодов сводится к пропусканию реактивного тока нагрузки после переключения тиристоров.

В момент υ₂, i_н=0, VD1 и VD2 запираются. Поскольку на VS1и VS2 управляющие импульсы поддерживаются в течении ψ=180°, эти тиристоры с момента времени υ₂ подключают нагрузку к источнику питания. Ток в нагрузке после перехода через ноль меняет направление. Совпадение после момента υ₂ знаков напряжения и тока нагрузки означает, что нагрузка потребляет энергию от источника питания.

В момент υ₃ происходит очередное переключение тиристоров, связанное с запиранием VS1, VS2 и отпиранием VS3, VS4. Процессы протекают аналогично. На интервале υ₃- υ₄ ток проводят диоды VD3, VD4, а на интервале υ₄- υ₅ – тиристоры VS3, VS4.

Рассмотрим гармонический состав кривой выходного напряжения инвертора. Разложение U_н в ряд Фурье даёт:

U_н (wt) (5.1)

Первая гармоника U_н(1)(wt) = имеет амплитуду U_нm(1)= E = 1,27 Е и действующее значение U_н(1)= = 0,9 E.

Из выражения (4.1) видно, что третья гармоника составляет 33,3%, пятая – 20% и седьмая – 14,3% от основной. Для выделения на нагрузке первой гармоники, выходное напряжение инвертора подвергается фильтрации путём установки между инвертором и нагрузкой фильтра.

При таком способе формирования выходного напряжения регулирование его величины возможно лишь путём изменения напряжения источника питания Е.

Дата добавления: 2014-01-05