71. Принципы работы полупроводниковых преобразователей

Автономный инвертор (АИ) – это устройство, предназначенное для преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного, регулируемую по амплитуде, частоте, а возможно и фазе, при постоянном напряжении источника.

Принцип преобразования заключается в периодической смене полярности на нагрузке (периодическом подключении нагрузки к разнополярным источникам питания). При этом в статическом режиме длительности подключения к отрицательной и положительной шинам должны быть равны. Период первой гармонической составляющей на выходе преобразователя задается периодом переключения полярности. Варианты формирования выходного напряжения АИ приведены на рис. 5.

Варианты формирования выходного напряжения АИ

Рис. 5. а – прямоугольной формы с длительностью на 180 электронных градусов; б - с длительностью импульса 120 эл. градусов, длительность паузы – 60 эл. градусов; в - прямоугольной формы с использованием ШИР;

г - с использованием ШИМ

Достоинством второго варианта является то, что в выходном напряжении отсутствуют гармоники кратные трем.

Широтно-имульсное регулирование (ШИР) применяется для регулирования амплитуды выходного напряжения (рис. 5, в). При этом амплитуда первой гармонической составляющей выходного напряжения будет пропорциональна длительности импульса ШИР.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) используется для приближения выходного напряжения к синусоидальному (рис. 5, г).

При необходимости формирования многофазной системы выходного напряжения используют инверторы соответствующей фазности. Простейший многофазный инвертор - это сумма однофазных инверторов, работающих при едином управлении, обеспечивающем требуемый сдвиг фаз многофазной системы.

Выпрямитель - это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Выпрямители делятся на неуправляемые, которые осуществляют только преобразование знака напряжения, и управляемые, которые преобразуют не только знак, но и уровень напряжения. Выходное напряжение однофазного неуправляемого выпрямителя имеет вид, приведенный на рис.6, а.

Выходное напряжение выпрямителей

Управляемые выпрямители строятся по принципу фазового управления, суть которого заключается в том, что из выходного напряжения неуправляемого выпрямителя вырезаются участки синусоиды. Фазовый способ управления делится на три вида:

- фазозапаздывающий – регулирование выходного напряжения осуществляется путем задержки момента включения связи между сетью и нагрузкой по сравнению с неуправляемым выпрямителем (α – угол управления), а момент прекращения связи является функцией схемы и нагрузки (рис. 6, б);

- фазоопережающий (рис. 6, в);

- фазоизбирательный – любой из фрагментов синусоиды может быть вырезан.

Доминирующим является фазозапаздывающий метод, так как он логически соответствует режиму работы силового ключа тиристора, который открывается системой управления, а закрывается нулем тока, что определяется видом схемы и типом нагрузки.