Автономные инверторы
Автономные инверторы (АИ) осуществляют преобразование постоянного тока в переменный с неизменной или регулируемой частотой и работают на автономную нагрузку. АИ применяют, если необходимо:
– иметь переменный ток требуемой частоты, когда источниками питания являются устройства прямого преобразования энергии – термо- и фотогенераторы, аккумуляторы;
– преобразовать постоянное напряжение одного значения в постоянное напряжение требуемого значения;
– получить переменный ток высокой частоты.
Автономные инверторы подразделяются на:
– автономные инверторы тока (АИТ);
– автономные инверторы напряжения (АИН);
– автономные резонансные инверторы (АРИ).
В АИТ источник питания работает в режиме источника тока, что достигается включением в цепь дросселя L0 (рисунок 95).
Тиристоры VS1 и VS2 открываются поочередно запускающими импульсами, поступающими от блока системы управления (СУ).
Рассмотрим временные диаграммы. При появлении первого запускающего импульса Uвх1, тиристор VS1 открывается (рисунок 96).
Uвых1
Uвых
L0
–
(–)
+
(+)
Cк
VS1
VS2
R1
R2
СУ
+
–
Uвых2
Uвых
t
t
t
t
Рисунок
95 – Автономный инвертор тока
t
Рисунок
96 – Временные диаграммы
автономного
инвертора
Из-за резкого уменьшения сопротивления VS1 левая половина первичной обмотки трансформатора оказывается подключенной к источнику Е и в ней появляется нарастающий ток, который наводит ЭДС в правой половине первичной обмотки и во вторичной обмотке. Коммутирующий конденсатор СК заряжается до удвоенного значения напряжения источника питания Е.
Следующий импульс Uвх2 включает VS2. Нарастающий ток в правой половине первичной обмотки трансформатора создает ЭДС в левой половине первичной обмотки и вторичной обмотке, но другого направления. СК через открытый VS2 оказывается подключенным к VS1, причем положительная обкладка соединяется с катодом, а отрицательная – с анодом, что приводит к запиранию VS1. Как только VS1 закрывается, разрядка СК прекращается и сразу же начинается его перезарядка до удвоенного значения напряжения питания Е, но противоположной полярности, что мы и видим на временной диаграмме выходного напряжения.
Автономный инвертор напряжения
В автономном инверторе напряжения (АИН) источник питания работает в режиме источника напряжения. Работу АИН рассмотрим на примере однофазного мостового преобразователя (рисунок 97).
Параллельно Е подключают С0 большой емкости, который практически исключает пульсации напряжения при переключении тиристоров. Напряжение на активно-индуктивной нагрузке Z появляется при поочередном попарном включении тиристоров VS1, VS4 и VS2, VS3, которые управляются входными импульсами, поступающими от СУ.
VD1
VD2
VS1
VS2
VS3
VS4
VD3
VD4
–
–
(–)
+
+
(+)
C0
Zн
Uy1
Uy2
E
CУ
Рисунок 97 – Автономный инвертор напряжения
С приходом управляющего импульса Uу1 открывается первая пара тиристоров VS1, VS4 и закрываются ранее открытые тиристоры VS2, VS3, а на нагрузке Zн появляется напряжение положительной полярности, равное ЭДС Е источника питания. Появление следующего управляющего импульса Uу2 приводит к отпиранию VS2, VS3 и запиранию VS1, VS4. Возникающее при этом напряжение, равное Е на нагрузке Zн, имеет отрицательную полярность. Таким образом, в АИН напряжение на Zн имеет прямоугольную форму.
При переключении тиристоров ток iн не может изменяться скачком, поэтому он некоторое время сохраняет свое направление, плавно уменьшаясь до нуля, и только потом меняет свое направление на обратное.