8.2. Автономные инверторы

8.2.1.Общая характеристика автономных инверторов.

Автономные инверторы – устройства, преобразующие постоянный ток в переменный с неизменной или регулируемой частотой и работающие на автономную нагрузку. В этом главное отличие автономных инверторов, также преобразующих постоянный ток в переменный, но работающих на сеть переменного тока. Нагрузкой автономного инвертора может быть единичный потребитель (двигатель переменного тока, электрическая установка) или разветвленная сеть потребителей (несколько нагрузок, обеспечивающих технологический процесс).

Основой автономного инвертора является вентильное переключающее устройство, которое может выполняться по однофазным и трехфазным схемам.

В качестве ключей в автономных инверторах служат силовые транзисторы и одно- и двухоперационные тиристоры.

В связи с большим разнообразием схемных решений все автономные инверторы можно подразделить на автономные инверторы со звеном постоянного тока и автономные инверторы без явно выраженного звена постоянного тока.

По структуре АИТ, АИН, АИР относятся к двухзвенным преобразователям, которые состоят из нерегулируемых или регулируемых источников постоянного тока (выпрямителей) и преобразователей частоты (инверторов). Любой автономный инвертор как ключевой коммутатор при работе на индуктивную нагрузку должен содержать в своем составе конденсаторы в качестве энергопоглотителей для исключения перенапряжений при почти мгновенной коммутации тока с фазы на фазу двигателя [30,31,39,48].

Автономные инверторы тока (аит)

В автономном инверторе тока конденсаторы находятся на стороне нагрузки (на стороне переменного тока). Как любой токовый источник подобного типа они содержат в звене постоянного тока дроссель большой индуктивности L2, работающий как фильтр (рис.8.7).

Большое входное сопротивление, создаваемое дросселем L_d, определяет работу источника питания в режиме источника тока. В этом случае принудительно зависимой величиной является ток, который с помощью переключающего устройства превращается в знакопеременные прямоугольники.

При параллельном включении конденсатора и нагрузки напряжение на нагрузке будет изменяться по экспоненте, а переменный ток прямоугольной формы изменяется в зависимости от частоты переключений вентилей моста, расположенных по диагонали.

Рис.8.7 Автономный инвертор тока

Автономные инверторы напряжения (аин)

Схемная модификация первых АИТ, в которой компенсирующие конденсаторы через мост обратных диодов были вынесены на сторону постоянного тока, получила в дальнейшем название автономного инвертора напряжения АИН, поскольку, оказавшись на входе инвертора, конденсаторы стали одновременно играть роль С-фильтра, придав такому инвертору свойства источника напряжения (рис.8.8).

Рис.8.8. Инвертор напряжения

Автономные резонансные инверторы (АИР)

В автономном резонансном инверторе конденсатор включается последовательно с нагрузкой или параллельно ей. Характер протекающих процессов в главных цепях ключевой схемы обуславливается колебательным процессом перезаряда конденсатора в цепи с источником питания и индуктивностью, специально введенной или имеющейся в составе нагрузки, в связи с чем ток в цепи нагрузки приближается по форме к синусоиде (рис.8.9).

а) б)

Рис.8.9. Резонансный инвертор

Кривая тока выходной цепи (рис.8.9,б) инвертора (тока нагрузки) формируется путем попарного отпирания накрест расположенных тиристоров инверторного моста. Характер зависимостиобуславливается колебательным процессом перезаряда конденсатора С с частотой

последовательного колебательного контура, образованного реактивными элементами выходной цепи, при его подключении проводящими тиристорами к источнику питания U_d.