Методи формування і регулювання вихідної напруги однофазних автономних інверторів напруги
Рис. 3. Схема автономного однофазного інвертора
Діоди призначені для пропускання струму активно-індуктивного навантаження на ділянках, коли струм має напрямок протилежний до прямого струму тиристора. Вузли примусової комутації (закривання) тиристорів на схемі не показані.
Формування кривої вихідної напруги інвертора у формі імпульсів знакозмінної полярності прямокутної форми.
Для тиристорів VS1,2 та VS3,4 створюються умови відкриття протягом
часу =180º (рис. 4). В усталеному режимі крива струму ін симетрична і складається з експонент зі сталою часу =Lн /Rн .
Рис. 4. Часові діаграми струму та напруги навантаження
На ділянці часу о-1 проводять струм тиристори VS3,4 . Напруга на навантаженні рівна Е і має додатну полярність. В момент часу 1 тиристори VS3,4 закриваються, а тиристори VS1,2 - відкриваються. Завдяки енергії, яка накопичена в індуктивності, струм ін зберігає додатнє значення на ділянці часу 1 -2 . Тиристори VS3,4 вже закриті і не можуть проводити струм ін, а тиристори VS1,2 відкриті, але не можуть в такому напрямку проводити струм ін на цій ділянці. Тому струм ін протікає через діоди VD1,2 на ділянці 1 -2 в тому ж напрямку. Відкриванням діодів забезпечується зміна полярності напруги на навантаженні. Енергія, яка накопичена в індуктивності Lн на попередньому етапі, повертається до джерела. Отже, роль діодів зводиться до пропускання реактивного струму навантаження після перемикання тиристорів. В момент часу 2 струм ін стає рівним нулю, діоди VD1,2 закриваються. Оскільки на тиристорах VS1,2 керуючі імпульси підтримуються протягом часу =180º, то ці тиристори з моменту часу 2 під’єднують навантаження до джерела живлення. Струм після переходу через нуль змінює свій напрям. Після >2 струм та напруга збігаються за знаком, а це означає, що навантаження споживає енергію від джерела живлення.
В момент часу відбувається чергове перемикання тиристорів - VS1,2 закриваються, а для тиристорів VS3,4 створюються умови відкриття. Процеси протікають аналогічно. На ділянці 3 -4 струм активно-індуктивного навантаження проводять діоди VD3,4 , а на ділянці 4 -5 - тиристори VS3,4 . У наступні моменти часу процеси у схемі повторюються.
Доцільно зауважити, що за такої форми кривої uн немає умов для регулювання дієвого значення Uн . Тут регулювання можливе тільки зміною напруги джерела живлення.
Широтно-імпульсний метод формування та регулювання вихідної напруги інвертора.
Під час широтно-імпульсного методу формування та регулювання крива вихідної напруги складається з «К» імпульсів тривалістю ti кожного (К/2 однополярних імпульса в кожній півхвилі напруги). К=2, 4, 6, 8… Шляхом зміни тривалості імпульсів здійснюють регулювання вихідної напруги.
Рис. 5. Принцип широтно-імпульсного методу формування та регулювання вихідної напруги інвертора
Розглянемо випадок, коли К=2.
Рис. 6. Широтно-імпульсний метод формування та регулювання вихідної напруги інвертора для К=2
Після >2 всі тиристори у закритому стані. Струм ін в індуктивному колі миттєво не може припинитись в зв’язку з накопиченою енергією в індуктивності. Діоди VD1,2 на ділянці 2 - 3 проводять струм і енергія, яка накопичена в індуктивності, повертається до джерела. В момент =3 діоди VD1,2 закриваються, оскільки ін=0. Пауза в uн триває до моменту 4, тобто відкриття тиристорів VS1,2 . З моменту 4 процеси в схемі обумовлені прикладанням до навантаження напруги протилежної полярності, струм зростає за експоненціальним законом. Далі процеси в схемі повторюються.
Внаслідок провідності обернених діодів на ділянках β на навантаженні виникають додаткові імпульси (вони затінені), що призводить до небажаного збільшення дієвого значення вихідної напруги інвертора. Необхідна на ділянках β пауза у вихідній напрузі займає лише незначну частину.
Тривалість цих д одаткових імпульсів залежить від сталої часу
=Lн /Rн. В умовах можливої на практиці зміни параметрів Lн та Rн тривалість цих небажаних імпульсів також буде змінюватись, що створює залежність дієвого значення вихідної напруги від параметрів навантаження. Зокрема, коли Lн→ ∞ струм ін на ділянках β не досягне нульового значення. Тоді додаткові імпульси повністю займуть ділянки β і паузи у кривій uн будуть відсутні, тобто виникне нерегульований інвертор. Збільшення кута (зменшення β) не призведе до регулювання дієвих значень Uн та Ін.