Классификация автономных инверторов (АИ)

Поскольку способ коммутации тока и тип коммутирующего устройства во многом определяют особенности той или иной схемы автономного инвертора, в основу классификации таких инверторов удобно положить рассмотренные выше способы запирания вентилей.

При этом могут быть выделены следующие виды схем АИ.

  • 1. Автономные инверторы параллельного типа (или параллельные инверторы). Название обусловлено не только тем, что коммутирующий конденсатор подключается параллельно запираемому вентилю, но и тем, что в схемах этого типа конденсатор в течение всего или значительной части периода рабочей частоты оказывается подключенным параллельно нагрузке (см. рис. 1.1, а и б). При индуктивном характере нагрузки инвертора для обеспечения баланса реактивной энергии в цепи инвертор — нагрузка может использоваться либо коммутирующий конденсатор, либо источник постоянного питающего напряжения, если инвертор снабжен выпрямителем обратного тока. В соответствии с этим параллельные инверторы можно разделить на:
    • а) параллельные инверторы с полной емкостью и
    • б) параллельные инверторы с ограниченной емкостью.
  • 2. Автономные инверторы последовательного типа (или последовательные инверторы). В схемах этого типа запирание вентилей происходит в основном за счет колебательного характера цепи нагрузки (способ 2), причем проводящий вентиль, коммутирующие дроссель и конденсатор и нагрузка включены последовательно (см. рис. 1.2, б и в).
  • 3. Автономные инверторы с включением коммутирующего конденсатора через реактор, обеспечивающий заряд этого конденсатора током, пропорциональным току нагрузки. По своему принципу действия такие АИ имеют много общего с последовательными инверторами. Простейшая схема такого инвертора показана на рис. 1.12, а. Необходимым элементом здесь является двухобмоточный реактор-делитель тока РДТ, в обеих обмотках которого при достаточно большой индуктивности ток непрерывен и равен половине тока, потребляемого инвертором от источника питания. Таким образом, коммутирующий конденсатор С заряжается током, пропорциональным величине тока нагрузки. Когда открыт вентиль ?51, конденсатор С заряжается с показанной на рис. 1.12, а полярностью током, протекающим по правой полуобмотке РДТ. При включении ?52 напряжение конденсатора оказывается приложенным к обеим первичным обмоткам инверторного трансформатора ИТ и к вентилю ?51 в обратном направлении. При активноиндуктивной нагрузке оба вентиля некоторое время проводят ток одновременно (интервал коммутации), а затем, когда ток в нагрузке изменит свое направление, вентиль ?51 запирается.

Рассмотренная схема инвертора построена на том же принципе, на котором основана известная выпрямительная схема с искусственной коммутацией для улучшения коэффициента мощности, которая также может быть использована в качестве АИ. На этом же принципе основаны АИ с коммутирующими конденсаторами, работающими на частоте, кратной выходной частоте инвертора. Примером подобного АИ является схема, показанная на рис. 1.12, б, где конденсатор Ск работает с утроенной частотой.

Инверторы с подключением коммутирующего конденсатора через реактор

Рис. 1.12. Инверторы с подключением коммутирующего конденсатора через реактор

Автономные инверторы данной группы имеют ряд положительных черт, свойственных последовательным инверторам, и в то же время характеризуются относительно хорошим использованием коммутирующего конденсатора.

4. Автономные инверторы с двухступенчатой коммутацией, осуществляемой путем перевода тока с основного рабочего вентиля, который необходимо запереть, на вспомогательный, а затем с последнего на очередной основной. Такой перевод тока с вентиля на вентиль осуществляется с помощью коммутирующих конденсаторов, причем запирание каждого тиристора (как основного, так и вспомогательного) обычно производится в момент включения следующего вентиля, подключающего параллельно или последовательно к ранее проводившему предварительно заряженный конденсатор (см. п. 1.2, способы 1 и 4).

Наличие вспомогательных вентилей позволяет в большей или меньшей степени отделить коммутирующие конденсаторы от контура тока нагрузки, так что процесс коммутации в таких инверторах относительно мало зависит от величины и характера нагрузки (в противоположность параллельным и последовательным АН, где коммутирующие конденсаторы органически являются составным элементом контура, обтекаемого током нагрузки, что создает нежелательную зависимость величины выходного напряжения от параметров нагрузки инвертора). Возможность изменения длительности интервала проводимости основных вентилей (за счет сдвига во времени моментов отпирания вспомогательных вентилей относительно моментов отпирания главных) позволяет совместить инвертор с регулятором выходного напряжения, что является другим важным преимуществом АИ с двухступенчатой коммутацией тока.

Группа АИ с двухступенчатой коммутацией характеризуется весьма большим разнообразием схем, отличающихся количеством и способом включения коммутирующих и зарядных элементов, способом регулирования выходного напряжения и т. д.

  • 5. Автономные инверторы с «феррит-конденсаторной» коммутацией, осуществляемой с помощью цепочки из конденсатора и дросселя с насыщающимся сердечником, подключенной параллельно вентилю (см. п. 1.2, способ 3).
  • 6. Автономные инверторы с импульсной либо высокочастотной коммутацией, осуществляемой за счет энергии отдельных источников (см. п. 1.2, способ 4).

Необходимо отметить, что существуют схемы, обладающие одновременно признаками разных групп. Так, например, известна схема последовательно-параллельного инвертора, в которой конденсаторы включены последовательно и параллельно с нагрузкой. В некоторых схемах АИ при различных режимах используются разные способы коммутации вентилей. Наконец, известны составные схемы, состоящие, по сути дела, из нескольких отдельных инверторов или преобразователей; примером может служить АИ с промежуточным звеном высокой частоты, состоящий из собственно автономного инвертора того или иного типа и преобразователя частоты с непосредственной связью, осуществляющего понижение более высокой частоты с выхода инвертора (часто с одновременным преобразованием однофазной системы в трехфазную).

Из числа названных выше видов АИ наибольшей известностью пользуются параллельный с полной емкостью и последовательный инверторы, изученные и описанные в литературе наиболее полно.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >