Многоячейковые резонансные инверторы. Область применения. Принцип действия. Схемы инверторов

Лекция 13

Многоячейковые схемы последовательных резонансных инверторов применяются в тех случаях, когда необходимо получить выходящую частоту, превышающую предельную частоту одноячейкового инвертора, или повысить выходную мощность без применения последовательного и параллельного соединения тиристоров. В первом случае ячейки отпираются поочередно, во втором – одновременно. Рассмотрим многоячейковые инверторы с повышением предельной частоты. Возможные способы соединения отдельных ячеек, каждая из которых представляет собой последовательный инвертор собранный по мостовой нулевой, полумостовой или несимметричной схемам, показаны на рис. 4.1.

а)   в) Рис.4.1. Структурные схемы многоячейковых инверторов с включением нагрузки в выходные (а, б) и входные (в) цепи.

б) Нагрузка многоячейкового инвертора однофазная и может включаться либо в выходные (рис. 4.1 а, б), либо во входные (рис. 4.1 в) цепи вентильных ячеек. В последнем случае выходные цепи вентильных ячеек закорачиваются. Входные цепи ячеек могут соединяться параллельно, последовательно, последовательно-параллельно, а также по мостовой, нулевой, полумостовой и несимметричной схемам.

Соединение одним из указанных способов ячейки образуют ячейковые звенья, входные цепи которых, в свою очередь, могут включаться последовательно или параллельно.

Последовательное соединение вентильных ячеек осуществляется с помощью емкостного делителя, включенного на выходные зажимы источника постоянного напряжения (рис 4.1 б).

Принцип работы многоячейкового инвертора с открытым входом рассмотрим на примере двухячейковой схемы с соединением входных цепей мостовых ячеек по полумостовой схеме (рис. 3.5 а). Считаем, что емкости конденсаторов входного фильтра-делителя бесконечно велики и делят входное напряжение пополам. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу инвертора, показаны на рис. 7.2 в. тиристоры каждой ячейки открываются попарно а такой последовательности: V1 и V2; V5 и V6; V3 и V4; V7 и V8 и т.д. При включении нагрузки во входную цепь ячеек положительный полупериод тока нагрузки соответствует включению любой из пар тиристоров нижней ячейки, а отрицательный полупериод – любой из пар тиристоров верхней ячейки. Следовательно, интервалу времени между моментами включения обеих пар тиристоров одной и той же ячейки соответствует один период тока нагрузки и половина периода тока коммутирующего конденсатора . Выходная частота получается вдвое выше частоты ячейки: . Если число ячеек инвертора n и нагрузка включена без удвоения частоты, то выходная частота , где q – количество одновременно отпираемых ячеек.

а) б)

в)   Рис. 4.2 Двухячейковые резонансные инверторы с включением нагрузки во входные цепи (а, б) и временные диаграммы токов и напряжений (в).   Если параметры схемы подобраны так, что обратное напряжение тиристора не достигает нулевого значения в интервале проводимости вентилей другой ячейки, то угол запирания: , где - собственный угол запирания. При увеличении числа ячеек угол может быть сделан каким угодно большим.

Этим создаются условия для обеспечения устойчивости работы инвертора при высокой частоте. В подобных схемах частотные свойства улучшаются за счет ухудшения использования тиристоров, относительное время проводящего состояния которых составляет малую часть периода.

Принцип работы двухячейкового инвертора с соединением входных цепей нулевых ячеек по нулевой схеме (рис. 4.2 б) аналогичен рассмотренному выше. Дроссели (L1, L2) с выводом средней точки обеспечивают протекание по конденсатору половины тока или .

На рис. 4.3 а, б показаны схемы многоячейковых инверторов с открытым входом и включением нагрузки в выходные цепи ячеек. Порядок переключения тиристоров ячеек и ток в нагрузке показаны на рис. 4.3 в для случая, когда .

а)

б)

в)

Рис. 4.3.

Дата добавления: 2014-01-07