38. Автономный инвертор тока.
Автономными инверторами называют преобразователи постоянного напряжения в переменное, работающие на автономную (отдельную) нагрузку, не связанную с питающей сетью.
Самой распространенной схемой АИТ является симметричная мостовая схема (рисунок 18.1).
Рисунок 18.1 - Схема однофазного мостового АИТ
В
нее входит инверторный мост на тиристорах
VT1….VT4,
в диагональ которого включена активная
нагрузка
и параллельно ей - конденсатор С.
Схемным
признаком АИТ является наличие дросселя
с достаточно большой индуктивностью в
цепи источника питания; который
обеспечивает постоянство тока,
потребляемого от источника постоянного
напряжения..
Рисунок 18.2 - Временная диаграмма работы однофазного АИТ
Пусть
на интервале 1-2 открыты тиристоры VT1,
VT2,
тогда нагрузка с параллельным
конденсатором будет подключена к
источнику тока
.
Напряжение на нагрузке будет изменяться
по экспоненте из-за заряда конденсатора.
В точке 2 подается опирающий импульс на
VT1
и VT4.
Цепь нагрузки оказывается замкнутой
накоротко через открытые тиристоры.
Возникают два контура разряда: первый
контур VT1-VT2,
второй контур VT3-VT4.
В первом контуре ток разряда протекает
на встречу анодному току тиристора VT1,
а во втором - на встречу анодному току
тиристора VT3.
Анодные токи
через тиристоры практически мгновенно
становятся равными нулю и тиристоры
VT1
и VT3
закрываются. Ток начинает протекать
через тиристоры VT2
и VT4,
направление тока
меняется на противоположное. Напряжение
на нагрузке из-за наличия конденсатора
начинает уменьшаться по экспоненте.
Это напряжение прикладывается к
тиристорам в обратном направлении в
течении времени
,
которое должно быть больше
,
что позволяет тиристорам восстановить
свои запирающие свойства. В противном
случае, после прохождения напряжения
через ноль может произойти повторное
включение тиристоров VT1
и VT3,
тогда все четыре тиристора окажутся
открытыми. Это явление является аварийным
и называется опрокидыванием
инвертора.
Форма,
значение выходного напряжения и время
отводимое на запирание тиристоров
,
зависят постоянной времени разряда
конденсатора через резистивную нагрузку
.
Рассмотрим процесс разряда емкости под действием тока
Рис.3. К определению времени отводимого на закрытие тиристора
В соответствии с эквивалентной схемой (рисунок 18.13,а) запишем
;
.
(18.1)
Решая полученное дифференциальное уравнение, получим
,
(18.2)
где
начальное
напряжение на конденсаторе при
Если , то, как видно из рисунка 18.3,b
,
а при
,
.
(18.3)
Подставляя в предыдущее выражение, получим
,
(18.4)
.
(18.5)
Пользуясь
последним выражением, найдем
,
как момент когда
,
(18.6)
.
(18.7)
При
увеличении сопротивления нагрузки
увеличивается амплитуда напряжения на
нагрузке
и время, отводимое на закрытие тиристора
(рисунок 18.3,b)
и наоборот.. Оба случая нежелательны,
т.к. при больших
возможен пробой тиристоров, а при малых
значениях
может произойти опрокидывание инвертора.