Автономный инвертор напряжения

В схеме инвертора напряжения источник постоянного напряжения подключён непосредственно к тиристорам, которые периодически с изменением полярности подключают это напряжение к нагрузке. Тиристоры должны быть запираемые. В нагрузке формируется напряжение (прямоугольный импульс), а форма и фаза тока зависят от характера нагрузки. Нагрузка носит активный или активно-индуктивный характер. Для устранения перенапряжений на элементах схемы инвертора из-за накопления энергии в индуктивности нагрузки параллельно тиристорам включают диоды в полярности, обратной полярности тиристоров («обратный мост»). Схема автономного инвертора напряжения представлена на рис. 11.4.

Рис. 11.4. Однофазный автономный инвертор напряжения

На рис. 11.5 представлены временные диаграммы работы схемы инвертора напряжения. Когда открыты тиристоры VS1 и VS3, напряжение на нагрузке «+» слева, «-» справа, а ток нагрузки возрастает по экспоненте. В момент времени окончания импульса схема управления закрывает тиристоры VS1 и VS3 и открывает тиристоры VS2 и VS4. Поскольку ток в индуктивности нагрузки мгновенно измениться не может, то он продолжает протекать в том же направлении, но уже через диоды «обратного моста» VD2 и VD4, которые открываются при выключении тиристоров VS1 и VS3 из-за возникновения противо ЭДС индуктивности нагрузки, превышающей напряжение источника питания U_d. Этот ток замыкается через конденсатор С, который необходим для снижения внутреннего сопротивления источника питания и создания режима генератора напряжения.

Открывание диодов VD2 и VD4 приводит к изменению знака напряжения нагрузки на противоположное - «-» слева, «+» справа. Под воздействием встречного напряжения ток нагрузки i _Н будет уменьшатся также по экспоненциальному закону. При уменьшении тока i _Н до нуля диоды VD2 и VD4 закроются, и ток нагрузки начнут проводить тиристоры VS2 и VS4, на управляющих электродах которых всё это время должен быть управляющий импульс. Далее процессы повторяются.

Следовательно, на нагрузке будет напряжение прямоугольной формы. Ток нагрузки будет иметь экспоненциальную форму, а значение его определится параметрами нагрузки. Время протекания тока через диоды «обратного моста» будет зависеть от индуктивности нагрузки. Во время протекания этого тока происходит возврат энергии из нагрузки в источник постоянного тока.

Рис. 11.5. Временная диаграмма работы автономного инвертора напряжения

Ток нагрузки инвертора напряжения находится из дифференциального уравнения

,

и равен

. (11.5)

Выходное напряжение имеет форму прямоугольных импульсов с амплитудой, равной напряжению питания U_d. Амплитуда первой гармоники такого напряжения

.

Отсюда следует, что выходное напряжение автономного инвертора напряжения не зависит от нагрузки.

Дата добавления: 2014-01-07