Параллельные АИР

В параллельных АИР сопротивление нагрузки включается параллельно конденсатору резонансного контура (рисунок 2.9). Источник питания Е с помощью тиристоров VS1-VS4 периодически подключается к резонансному контуру, состоящему из индуктивности L_к и конденсатора С_к, параллельно которому присоединено сопротивление нагрузки R_н. На временных диаграммах i_y1…i_y4 - импульсы управления, подаваемые на соответствующие тиристоры; i_VS1-i_VS4 - кривые токов тиристоров; U_н=U_c – напряжение на нагрузке (коммутирующем конденсаторе); U_VS1=U_VS3 – напряжение на соответствующих тиристорах.

В момент t_o включаются тиристоры VS1 и VS3, и начинается колебательный заряд конденсатора С_К от источника питания с частотой:

(2.25)

где - резонансная частота L-C контура.

- постоянная затухания.

В момент времени t₁ ток i_VS1,3 спадает до нуля, и они выключаются. В этом случае параллельный АИР работает в режиме естественного выключения вентилей. В интервале t₁÷t₂v все тиристоры заперты и поэтому входной ток инвертора i_d равен нулю. В этом интервале напряжение на конденсаторе C_K (U_H=U_C) не сохраняется постоянным и изменяется по закону, определяемому параметрами нагрузки, а суммарное напряжение на тиристорах VS1 и VS3 равняется разности E-U_H. Поэтому элементы схемы инвертора подбираются таким образом, чтобы U_H в интервале t₁÷t₂ было бы больше E. В результате напряжение на VS1 и VS3 в интервале t₁…t₂ будет отрицательным.

В момент t₂ включается VS2 и VS4 и напряжение на VS1 и VS3 становится еще более отрицательным, т.к. к каждому из них прикладывается напряжение U_H. В интервале t₂÷t₄, когда ток проводят VS2 и VS4, конденсатор C_K перезаряжается и в момент t₃ меняет полярность. В результате, в параллельном АИР угол отпирания тиристоров δ состоит из двух составляющих: угла паузы всех вентилей инвертора δ₁ и угла запирания δ₂, т.е. δ=δ₁+ δ₂. В момент t₄ тиристоры выключаются за счет спадания колебательного тока i_VS2=i_VS4 до нуля и наступает пауза. В интервале t₄÷t₅ напряжение на конденсаторе изменяется по тому же закону, что в интервале t₁÷t₂, но имеет другую полярность. В момент t₅ заканчивается полный цикл работы инвертора. Т.о. частота выходного напряжения U_H определяется частотой подачи управляющих импульсов (w_H=w_У). Недостатком такой схемы является зависимость напряжения на тиристорах (на нагрузке) от сопротивления нагрузки. В результате, для поддержания определенного значения величины напряжения на нагрузке требуется дополнительные регулирующие устройства, что значительно усложняет схему и снижает КПД инвертора.

Наиболее просто решается этот вопрос в схемах АИР со встречно-параллельными диодами (рисунок 2.10).

Инвертор состоит из тиристоров VS1…VS4 встречно-параллельно которым подключены диоды VD1…VD4, резонансного контура, состоящего из L_K, С_К и нагрузки R_H. Рассмотрим работу инвертора в установившемся режиме. Предположим, что полярность конденсатора как на рисунке. В момент t_O включаются тиристоры VS! и VS3 и начинается колебательный перезаряд C_K. Конденсатор перезаряжается до напряжения U_CK более высокого, чем напряжение источника питания E т.е. U_CK>E. После перехода i_VS1,3 через нуль, они закрываются и включаются встречные диоды VD1,VD3 и происходит разряд конденсаторов по цепи +С-VD1-L_K-E-VD3-(-C) до напряжения E. После перехода тока диодов VD1,VD3 через нуль, они также закрываются. На этом заканчивается работа одной группы вентилей.

Процесс при работе другой группы вентилей происходит аналогично. Т.о. из-за наличия встречных диодов происходит автоматический сброс излишней реактивной мощности коммутирующего конденсатора. В результате, напряжение на тиристорах U_VS1,3 не зависит от величины нагрузки и всегда равно E. Кроме того, угол запирания тиристоров δ также не зависит от нагрузки и является в общем случае постоянной величиной, определяемой временем открытого состояния встречных диодов. Эти преимущества позволяют использовать параллельные АИР со встречными диодами для питания установок повышенной частоты.

Дата добавления: 2014-01-05