Автономные инверторы (АИ) - это, как указывалось выше, преобразователи постоянного тока в переменный, которые работают на сеть, в которой нет других источников электроэнергии. Коммутации вентилей в них осуществляются благодаря применению полностью управляемых вентилей или устройств искусственной коммутации. При этом частота напряжения на выходе АИ определяется частотой управления, а величина напряжения -параметрами нагрузки и системой регулирования.
Автономные инверторы тока (АИТ). На входе АИТ действует источник тока, образованный источником ЭДС и большой индуктивностью, форма тока на выходе вентильной группы прямоугольная, а форма напряжения определяется характером нагрузки (рис. 5.3). Нагрузка может быть только активной или активно-емкостной, т.к. при активно-индуктивной нагрузке ток не может мгновенно изменить направление.
Рис.5.3. Автономный инвертор тока
Рассмотрим работу схемы при активно-емкостной нагрузке. В момент t1 начинают проводить тиристоры V1,V2; в момент t2 тиристоры V1,V2 выключаются, а тиристоры V3, V4 включаются. Ток через нагрузку меняет направление. Под действием проходящего тока напряжение на нагрузке изменяется по экспоненте.
|
|
Автономные инверторы напряжения (АИН). На входе АИН действует источник ЭДС, напряжение на выходе вентильной группы прямоугольное, а форма тока определяется характером нагрузки. Напряжение на нагрузке переключается мгновенно, поэтому нагрузка может быть активной или активно-индуктивной (см. рис. 5.4).
Рис.5.4. Автономный инвертор напряжения
Рассмотрим работу схемы при активно-индуктивной нагрузке. В момент t1 начинают проводить тиристоры V1,V2. Под действием приложенного напряжения ток нарастает по экспоненте. В момент t2 тиристоры V1,V2 выключаются, но ток через нагрузку идет в том же направлении через диоды VD3, VD4 за счет энергии, запасенной в индуктивности, при этом напряжение на нагрузке уже изменило знак, а ток постепенно спадает. В момент t3 ток равен нулю и включаются тиристоры V3 и V4, полярность напряжения при этом не меняется, а ток меняет направление. Диоды предназначены для возврата реактивной энергии в источник питания. Конденсатор Cd ее воспринимает;
Резонансные (колебательные) автономные инверторы (РАИ). РАИ - это инвертор, на входе и на выходе вентильной группы которого ток прерывистый, а форма напряжения на выходе определяется нагрузкой (см. рис. 5.5).
Рис.5.5. Автономный резонансный инвертор
В РАИ должно выполняться условие:
Rн<2√Ld/Cd
При выполнении условия процессы при включении тиристоров носят колебательный характер. При включении V1 и V2 проходит полуволна тока и конденсатор Cк заряжается с указанной полярностью. После перехода тока через нуль тиристор запирается. При включении V3 и V4 напряжение источника и напряжение на конденсаторе Cк действуют согласно, ток проходит в противоположном направлении, конденсатор перезаряжается, V3 и V4 запираются при спаде тока до нуля. Напряжение на нагрузке Rн повторяет форму тока.
|
|
Как видно из описания работы в РАИ могут работать обычные (незапираемые) тиристоры.
По применяемым вентилям АИ делятся:
- на АИ на вентилях с неполным управлением (обычных тиристорах);
- на АИ на вентилях с полным управлением (транзисторах и запираемых тиристорах.
По способу коммутации АИ на незапираемых тиристорах делятся:
- на АИ с одноступенчатой коммутацией, в которых коммутация осуществляется с помощью коммутирующих конденсаторов основными вентилями схемы без применения дополнительных тиристоров;
- на АИ с двухступенчатой коммутацией, в которых для коммутации применяются специальные коммутирующие вентили.
По месту включения коммутирующих конденсаторов АИ с одноступенчатой коммутацией делятся:
- на параллельные АИ (коммутирующие конденсаторы включены параллельно нагрузке);
- на последовательные АИ (коммутирующие конденсаторы включены последовательно с нагрузкой).
В электроприводе в настоящее время наибольшее применение находят АИН на IGBT транзисторах.