Курс лекций по дисциплине Электроника и схемотехника 1
 Скачать 1.54 Mb.
|
|
Лекция 10. Автономные инверторы Автономные вентильные преобразователине связаны с мощной электрической сетью переменного тока. В качестве источника энергии автономные преобразователи используют источники постоянного тока. Инверторы напряжения.Инверторами напряженияназываются автономные преобразователи, в которых переменное напряжение на нагрузке образуется в результате ее периодического подключения с помощью ключей к источнику постоянного напряжения. Ключи обеспечивают чередование полярности импульсов напряжения на нагрузке. Инверторы напряжения выполняются на полностью управляемых приборах ( транзисторы, запираемые тиристоры, одно-операционные тиристоры, снабженные цепями искусственной коммутации). Схема и временные диаграммы работы однофазного мостового инвертора напряжения, на запираемых тиристорах приведена на рисунке 1.24.  Рисунок 1.24 - Схема (а) и временные диаграммы работы (б) однофазного мостового инвертора напряжения При включенных тиристорах V1 и V4 и выключенных V2 и V3, нагрузка подключается левым концом к положительной шине питания, а правым - к отрицательной шине питания. В нагрузке начинает протекать ток iн, направление которого показано на рисунке 1.24, а. Если V1 иV4 выключить, a V2 и V3 включить, то напряжение и ток нагрузки изменят направление. При чисто активной нагрузке ток нагрузки iн повторяет по форме напряжение на нагрузке ин. На рисунке 1.24, б штриховой линией показаны кривая тока нагрузки iн и входного тока инвертора i при LH= 0. Токiн и напряжение ин имеют прямоугольную форму.При активно-индуктивной нагрузке ( LH≠ 0 ) ток нагрузки iн / изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени τ = Lн / RH. При запирании V1 и V4 в момент t2, несмотря на поступление отпирающих импульсов на тиристоры V2 и V3, ток нагрузки iн / , из-за присутствия индуктивности Lн , будет стремиться сохранить свое направление. Для того чтобы после запирания V1 и V4 открыть путь току нагрузки, тиристоры шунтируют диодами V10 - V40. Поэтому ток нагрузки iн / , при t2 < t < t3 протекает через V20 и V30. При этом возвращается часть энергии, запасенной в индуктивности обратно в источник Е. При t = t3 ток нагрузкиiн / становится равным нулю, а при t > t3 ток начинает протекать в противоположном направлении через V2 и V3. На управляющих электродах которых продолжают присутствовать отпирающие сигналы. Аналогично на интервале t0 < t< t1, т. е. после запирания тиристоров V2 и V3, ток нагрузки протекает через диоды V10 и V40. Выходное напряжение инвертора напряжения из-за малой длительности процесса коммутации по форме близко к прямоугольному и не зависит от тока нагрузки. Входной ток инвертора i/ (рисунок 1.24,б) при LH≠ 0 становится знакопеременным, что говорит о периодическом обмене энергиями между цепью нагрузки и источником питания. Запасание энергия в индуктивности нагрузки, при работе тиристоров и возвращение энергии в источник, происходит на интервале работы обратных диодов. Если источник питания Е представляет собой выпрямитель, то для создания в нем обратной проводимости, позволяющей принять энергию из инвертора, его шунтируют конденсатором С, имеющимбольшую емкость.На рисунке 1.24,а включение емкости показано штриховой линией. Для регулирования выходного напряжения инвертора напряжения, изменяют ЭДС питающего напряжение E, либо изменяют форму выходного напряжения. С этой целью сдвигают управляющие импульсы на тиристоры V3 и V4 относительно управляющих импульсов на тиристоры V1 и V2 на угол управления . Инверторы тока.Инверторами токаназываются автономные инверторы, которые связаны с источником питания через сглаживающий дроссель, так что вентили инвертора переключают ток. В качестве вентилей в инверторах тока используют однооперационные тиристоры. Для коммутации тиристоров параллельно нагрузке обычно подключается коммутирующий конденсатор. По способу подключения конденсатора к нагрузке такие инверторы называются также параллельными. Схема и временные диаграммы работы однофазного мостового инвертора тока приведена на рисунке 1.25.  Рисунок 1.25 - Схема (а) и временные диаграммы работы (б) однофазного параллельного мостового инвертора тока Из - за большой индуктивности сглаживающего дросселя Ld , входной ток инвертора id( ток источника Е) будем считать идеально сглаженным. При включении V1 и V4 с помощью импульсов от системы управления, не показанной на рисунке, образуется контур протекания тока Ed - Ld- V1 – Rн – V4 - Еd. Направление тока в диагонали моста iпоказано на рисунке 6.16.. При включении V2 и V3, ток изменяет свое направление. Входной ток инвертора idблагодаря периодическому переключению, осуществляемому тиристорами, превращается в диагонали моста в переменный ток прямоугольной формы (рисунок 1.25,б). При активной нагрузке RHнапряжение на конденсаторе ис = ин , в силу постоянства тока i= Id , изменяется по экспоненте с постоянной времени τ = RH∙Cи к концу интервала, когда открыты тиристоры V1 и V4, имеет полярность, указанную на рисунке 1.25, а. В момент t2 сигнал управления подается на управляющие электроды V2 и V3. При их отпирании коммутирующий конденсатор С оказывается подключенным параллельно к обоим ранее проводившим ток тиристорам V1 и V4. Полярность напряжения на конденсаторе такова, что напряжение на вентилях при этом оказывается обратным, ток через V1 и V4 прекращается и тиристоры восстанавливают свои запирающие свойства. При t > t3 напряжение между анодом и катодом вентилей, из-за перезаряда конденсатора, снова становится положительным. При t = t4 снова происходит включение тиристоров V1 и V4 и выключение тиристоров V2 и V3. В данной схеме имеет место одноступенчатая коммутация тока, когда ток с одного силового тиристора сразу переводится на другой. |