АВТОНОМНЫЕ ИНВЕРТОРЫ

После изучения материала данной главы студент должен:

знать

  • • отличительные признаки основных видов автономных инверторов, базовые схемы инверторов и их принцип работы;
  • • принцип широтно-импульсного регулирования напряжения и типовые схемы выходных фильтров инверторов для обеспечения синусоидальности напряжения;
  • • принципы формирования импульсов управления в трехфазном мостовом инверторе напряжения;
  • • схемы резонансных инверторов и их принцип действия;

уметь

  • • анализировать работу схем однофазных и трехфазных автономных инверторов;
  • • определять значения напряжений и токов в элементах инверторов;

владеть

• навыками расчета схем инверторов напряжения и инверторов тока.

Виды автономных инверторов

Применение полностью управляемых ключей (транзисторов, запираемых тиристоров и др.) позволяет не только существенно изменять характеристики преобразователей, но и создавать новые типы преобразователей, например автономные инверторы. Отдельного упоминания заслуживает достаточно обширный класс автономных инверторов с коммутацией, обусловленной резонансными явлениями в выходных цепях, включающих элементы инвертора и (или) нагрузки.

В настоящей главе рассматриваются три вида автономных инверторов:

  • • инверторы тока;
  • • инверторы напряжения;
  • • резонансные инверторы.

Эти виды инверторов согласно [1] имеют следующие определения. Инвертор напряжения — инвертор, питаемый от источника постоянного тока с преобладающими свойствами источника напряжения. Инвертор тока - инвертор, питаемый от источника постоянного тока с преобладающими свойствами источника тока. Резонансными инверторами называются преобразователи, в которых используются резонансные цепи для коммутации ключей со снижением потерь мощности при коммутации.

Рассмотрим различия инверторов тока и напряжения более подробно на примере упрощенных схем, приведенных на рис. 4.1, получающих питание от источника постоянного напряжения Ud. В цепи постоянного тока перво-

Упрощенные схемы инверторов

Рис. 4.1. Упрощенные схемы инверторов:

а — инвертор тока; б — инвертор напряжения

го инвертора (рис. 4.1, а) включен дроссель с большой индуктивностью. Тогда в интервале между коммутациями ключевых элементов 51—54 ток в источнике изменяется незначительно. В этом случае ключевые элементы инвертора изменяют направление (но не мгновенное значение) тока в нагрузке и можно считать, что последняя питается от источника тока, что и нашло отражение в соответствующей терминологии — инвертор тока. Нагрузка таких схем носит, как правило, емкостный характер, так как при индуктивной нагрузке из-за скачкообразного изменения тока возникли бы перенапряжения, нарушающие нормальную работу элементов схемы. В некоторых разновидностях инверторов тока, рассчитанных на работу с нагрузкой индуктивного характера, предусматриваются устройства для отвода части энергии, накопленной в индуктивностях нагрузки.

В схеме на рис. 4.1,6 источник постоянного напряжения подключен непосредственно к ключевым элементам, которые периодически с изменением полярности подключают это напряжение к нагрузке. Поэтому можно считать, что нагрузка питается от источника переменного напряжения. Такая схема классифицируется как инвертор напряжения. Нагрузка в этом случае должна носить активный или активно-индуктивный характер (если на выходе инвертора не установлены фильтры), так как при емкостном характере нагрузки из-за скачкообразного изменения напряжения имели бы место всплески токов. Часть энергии, накопленной в индуктивности нагрузки, возвращают в источник постоянного напряжения. Для этого ключевые элементы шунтируют диодами, включенными «обратно» по отношению к полярности питающего источника. Такие диоды иногда называют «обратными» диодами (на рис. 4.1, б они не показаны, так как плечи инвертора представлены условными ключами).

Законы изменения токов в цепи нагрузки инвертора напряжения при определенных условиях подобны законам изменения узловых потенциалов на шинах нагрузки инвертора тока. Такое соответствие законов известно в электротехнике как принцип дуальности (двойственности) цепей. В рассматриваемом случае дуальными элементами в схемах инверторов являются:

  • а) источник напряжения и источник тока;
  • б) сопротивление и проводимость нагрузки;
  • в) индуктивность и емкость.

Используя принцип дуальности, можно результаты анализа процессов в схеме инвертора одного типа, например инвертора тока, путем определенных преобразований распространить на схему инвертора другого тина — инвертора напряжения, и наоборот.

Индуктивность Ld в инверторе тока имеет конечное значение и оказывает существенное влияние на динамические характеристики инвертора. В частности, чем меньше эта индуктивность, тем меньше всплески и провалы выходного напряжения при скачкообразных изменениях нагрузки инвертора. Наличие индуктивности в цепи постоянного тока еще не является достаточным признаком для определения типа схемы (инвертор тока или инвертор напряжения). Необходимо знать характер изменения входного тока инвертора. Как правило, считают, что в инверторах тока входной ток непрерывен или прерывается на незначительное по сравнению с межкоммутационным интервалом время.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >