Инверторный режим работы управляемого выпрямителя

При отсутствии нулевого диода в симметричных схемах управляемых выпрямителей напряжение на нагрузке при α>0 имеет отрицательный участок, площадь каждого характеризует энергию, отдаваемую индуктивностью в активную нагрузку. В выпрямительном режиме площадь положительного участка напряжения всегда больше площади отрицательного, что указывает на то, что энергия потребляется из сети переменного тока, так как первая гармоника тока вторичной обмотки трансформатора при любом значении угла управления α сдвинута по фазе не более чем на 90º. При α>α_гр ток нагрузки имеет прерывистый характер, т.к к моменту открытия очередного тиристора (или пары тиристоров) индуктивность полностью отдала запасённую в ней энергию. Для двигателей постоянного тока это соответствует двигательному режиму – режим потребления энергии от выпрямителя, т.е. от сети переменного тока.

При работе двигателя постоянного тока в генераторном режиме в индуктивности якоря L_я запасается больше энергии, чем в двигательном режиме, ток в цепи становится непрерывным, площадь отрицательного участка напряжения становится больше, чем положительного, т.к. среднее значение напряжения на нагрузке становится отрицательным при сохранении прежнего направления тока. Такой режим соответствует отрицательной мощности нагрузки, т.е. возврату нагрузкой мощности обратно в источник. Таким образом, происходит преобразование энергии постоянного тока (э.д.с. Е_я двигателя в генераторном режиме) в энергию сети переменного тока. Этот процесс называется инвертированием.

Схема однофазного инвертора аналогична схеме управляемого выпрямителя. Чтобы напряжение на выходе выпрямителя было отрицательным, необходимо чтобы угол управления α был больше 90º. Если в этом режиме нагрузкой является двигатель постоянного тока в генераторном режиме, то в цепи поддерживается ток I₀. При этом двигатель является источником энергии, а питающая сеть – потребителем, создающим противо – э.д.с.

В момент подачи управляющих импульсов на тиристоры VS1, VS3 ток переходит с одной пары тиристоров на другую, при этом на участке от α до π

ток вторичной обмотки трансформатора совпадает по направлению с напряжением, а на участке от π до π+α – ток и напряжение имеют противоположное направление. Тиристоры VS2 и VS4 запираются обратным напряжением от питающей сети. Этим и обусловлен термин «ведомый сетью».

Ток вторичной обмотки имеет форму, близкую к прямоугольной, а основная гармоника тока первичной обмотки сдвинута относительно напряжения на угол φ₍₁₎>. Для запирания выходящих из работы тиристоров под действием напряжения сети необходимо, чтобы α<π. Этот запас в угловом измерении называется углом опережения включения тиристоров:

β=π-α.

При α=π условия для запирания тиристоров не выполняются, эти тиристоры остаются во включенном состоянии и вследствие этого создаётся цепь короткого замыкания. Такое явление называют срывом инвертирования или опрокидыванием инвертора. С учётом угла коммутации, обусловленного индуктивностью рассеяния трансформатора, угол β должен быть не менее 10-15 эл. градусов.