Тема 6. Інвертори.

Інвертором називається пристрій, який призначений для перетво-рення напруги постійного струму в напругу змінного струму. Виді-ляють два види інверторів: ведені мережею і автономні.

6.1. Інвертори ведені мережею.

Ведені мережею інвертори призначенні для перетворення елект-ричної енергії постійного струму в енергію змінного струму і пере-дачу її в мережу змінного струму, тобто навантаженням такого інвертора є мережа змінного струму.

Для розуміння процесу інвертування попередньо розглянемо процес випрямляння напруги змінного струму (рис. 35).

а

б

Рис. 35. Схема (а) і часові діаграми (б) тиристорного випрямляча.

Якщо відкрити тиристор в момента коли абсолютне значен-ня і напрям співпадає з напрямом струму через тирис-тор, то через тиристор тече струм , протилежний за напрямом , тобто енергія джерела змінного струму буде перетворюватись в енергію постійного струму. Отже, для інвертування необхідно, щоб полярність співпадала з напрямом струму через , напрям був протилежним (рис. 36).

а

б

Рис. 36. Схема (а) і часові діаграми (б) інвертора.

Якщо змінити кут керування на , тоді напрям буде співпадати з напрямом струму через , а напрям буде протилежним, тоді при струм буде протікати через обмотку трансформатора і індуктивність в напрямку протилежному . Накопичена енергія (площа ) буде віддаватись в мережу (площа ). До моменту, коли , струм буде наростати, а коли , струм буде зменшуватись згідно I закону комутації і досягне нульового значення коли . Кут керування можна змінювати до , тобто коли , тому що при тиристор не закриється і інвертор перейде в режим корот-кого замикання.

Отже, тиристорний випрямляч можливо перевести в режим інвер-тування, якщо змінити кут керування на .

6.2. Автономні інвертори.

Автономними називаються інвертори, які призначені для перет-ворення напруги постійного струму в напругу змінного струму із заданими частотою і величиною вихідної напруги.

Такі інвертори працюють на автономне навантаження і можуть забезпечувати регулювання вихідної напруги. За принципом роботи автономні інвертори поділяють на інвертори струму, інвертори нап-руги і резонансні інвертори.

6.2.1. Інвертори струму

Особливістю інверторів струму є наявність дроселя великої індуктивності (рис. 37. а), який вмикається послідовно з джерелом постійного струму, що забезпечує незмінність струму на наван-таженні (рис. 37, б) і одночасно є фільтром вищих гармонік.

Принцип роботи наступний. При відкриванні тиристорів і напрям струму в навантаженні буде від до . При закриван-ні і і відкриванні і напрям струму буде від до .

а

б

Рис. 37. Схема (а) та часова діаграма струму (б).

Форма і фаза напруги формуються характером навантаження. Частота струму визначається частотою відкривання і закривання тиристорів.

Принцип роботи розглянемо на схемі однофазного інвертора з нульовою точкою, яка наведена на рис. 38.

а

ба

Рис. 38. Схема інвертора струму з нульовою точкою (а) і його часові

діаграми (б): , - струми заряджання конденсатора С

відповідно через обмотки і .

Нехай до вмикання тиристори закриті, конденсатор розрядже-ний, струмів , , немає. В момент подаємо керуючий імпульс на керуючий електрод . Тиристор відкриває-ться і від через обмотку трансформатора і потече струм . Одночасно через обмотку і відкритий заряджається конденсатор з вказаною полярністю. Через заданий проміжок часу подають імпульс керування на , який теж відкривається.

Заряджений конденсатор розряджається через і і закриває тиристор струмом розряджання, оскільки він протилежного напрямку. Через обмотку і відкритий протікає струм . Оскільки струм в обмотках і протилежні за напрямом, то до навантаження буде прикладена змінна напруги (рис. 38, б). Отже, в обмотці навантаження наводиться різнополярна . Після закривання конденсатор перезаряджається на протилежну полярність , . При подачі системою керування наступного імпульсу на закривається , відкривається і процес повторюється. Частота змінної напруги на задається частотою керуючих імпульсів, яка повинна бути в два рази більшою частоти напруги на навантаженні.