Последовательно-параллельный резонансный инвертор с открытым входом

Схема однофазного мостового последовательно-параллельного резонансного инвертора с открытым входом

Рис. 3.7. Схема однофазного мостового последовательно-параллельного резонансного инвертора с открытым входом

На рис. 3.7 приведена схема однофазного мостового последовательно-параллельного резонансного инвертора с открытым входом. В нем, в отличие от инвертора тока, индуктивность дросселя намного меньше и входной ток прерывистый. Поэтому ток через открытые тиристоры (например, У?1? У52 на рис. 3.8, а) спадает до нуля раньше, чем отпирается следующая пара тиристоров (У53, У54).

При анализе инвертора примем следующие допущения: элементы инвертора идеальные; внутреннее сопротивление источника питания равно нулю; напряжение на нагрузке [7Н синусоидальное; импульс инвертированного тока имеет синусоидальную форму:

где /тах — максимальное значение импульса тока; X = лсо/(ок — длительность импульса тока;

— резонансная частота реального параллельного контура гн1нС2 н 0), <2 = д/ін / С2 / гн — добротность параллельного контура; и = сое; со0 = 1 / д/^нОї — резонансная частота идеального параллельного контура (гн = 0).

Среднее значение тока источника питания

Амплитуда первой гармоники инвертированного тока

Максимальное прямое напряжение на тиристорах

Временные диаграммы токов и напряжений последовательнопараллельного резонансного инвертора с открытым входом при емкостной (о) и индуктивной (6) реакциях параллельного контура

Рис. 3.8. Временные диаграммы токов и напряжений последовательнопараллельного резонансного инвертора с открытым входом при емкостной (о) и индуктивной (6) реакциях параллельного контура

Однофазный резонансный инвертор с закрытым входом

В инверторах с закрытым входом имеется две группы конденсаторов: разделительные и коммутирующие (в простейших инверторах коммутирующий конденсатор выполняет также роль разделительного, и через нагрузку постоянный ток не протекает).

На рис. 3.9, а представлена схема однофазного инвертора с закрытым входом. Конденсатор Ср, включенный последовательно с нагрузкой, является разделительным, а конденсатор С — коммутирующим. Емкость разделительного конденсатора обычно значительно больше емкости коммутирующего конденсатора. Рассмотрим принцип работы идеального инвертора, когда потерь нет, и величина индуктивности дросселя Ld и емкость разделительного конденсатора Ср бесконечно большие, т. е. Id = const, а на конденсаторе Ср отсутствует переменная составляющая напряжения. При запертых тиристорах от источника питания через нагрузку протекает ток Id (рис. 3.9, б). При отпирании тиристоров VS15 VS2 образуется контур, состоящий из конденсатора С, дросселя L и нагрузки ZH, по которому протекает ток ів. Эквивалентная схема контура, в котором возникает ток тиристорной ячейки iB, такая же, как и для инвертора с открытым входом. При этом напряжение питания контура представляет собой сумму двух напряжений: напряжения на разделительном конденсаторе Ср, равного Ud, и напряжения на нагрузке гн, обусловленного протеканием по нему входного тока. Из временных диаграмм рис. 3.9, б видно что в инверторе ток нагрузки ін несинусоидален и равен iH = Id - гв. Выходная частота инвертора вдвое выше частоты одной тиристорной ячейки, так как одному и тому же направлению тока в цепи нагрузки соответствует разное направление тока в цепи коммутирующего конденсатора.

При определении основных соотношений будем полагать, что импульс тока ячейки имеет синусоидальную форму:

. ю 2 nF І 1 г2

где л = л— = , =; €оп = ,---2ш — частота

Юо V4F-D2 Уь + LJC 4(L + LH)2

управления, которая для данного инвертора вдвое ниже выходной; F = (02(I + LH)C; D = шСгн.

Схема однофазного инвертора (закрытым входом и временные диаграммы его работы

Рис. 3.9. Схема однофазного инвертора (закрытым входом и временные диаграммы его работы

Постоянная составляющая входного тока тиристорной ячейки, равная входному току инвертора, определяется выражением

Действующее значение тока нагрузки

Максимальное значение тока тиристорной ячейки можно определить, используя равенство активных мощностей — потребляемой от источника и выделяемой в нагрузке (в инверторе без потерь Ц/^=гн/н2), а также выражения для токов Ц и /н:

Максимальное значение напряжения на коммутирующем конденсаторе

Действующее значение напряжения на нагрузке

где ина, инр соответственно активная и реактивная составляющие напряжения на нагрузке; С = ?/(? + ?н) = 1 -Dtg(p/F.

Полученные входные и выходные характеристики резонансного инвертора с закрытым входом качественно имеют такой же вид, как и характеристики последовательного резонансного инвертора с открытым входом. Отметим, что при одинаковых параметрах элементов обоих инверторов напряжения и токи в инверторе с закрытым входом больше, так как

ТТ' ис1 напряжение, прикладываемое к контуру, и(1 =--------.

1 — 0,25/

При уменьшении сопротивления нагрузки, так же как и в последовательном инверторе с открытым входом, токи и напряжения на реактивных элементах инвертора и тиристорах, а также собственный угол запирания 02 резко возрастают (Р2^90°). При 2н^со инвертор превращается в параллельный инвертор тока в режиме холостого хода и в нем возникают значительные перенапряжения, а [32—»90°.

Преимуществом инвертора является возможность поддержания достаточно большого угла запирания при изменении параметров нагрузки в широких пределах. Основным недостатком этого инвертора по сравнению с инвертором с открытымвходом является более высокое напряжение, прикладываемое к тиристорам и реактивным элементам.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >