МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Національний університет “Львівська політехніка”
Інститут енергетики та систем керування
Автономні однофазні інвертори
Конспект лекції
до самостійного вивчення теми з дисципліни ”Промислова електроніка та перетворювальна техніка” для студентів всіх форм навчання базового напряму 6.050701 “Електротехніка та електротехнології”
Львів 2011
Автономні (незалежні) інвертори – пристрої, які перетворюють постійний струм у змінний необхідної частоти та працюють на навантаження, яке не зв’язане з мережею змінного струму. Основою автономного інвертора служить вентильний перемикаючий пристрій рис. 1.
Рис. 1. Принцип будови автономного інвертора
Ключами в автономних інверторах служать транзистори, одно- і двоопераційні тиристори. Автономні інвертори (АІ) поділяються на:
АІН – автономні інвертори напруги;
АІТ - автономні інвертори струму;
АІР – резонансні автономні інвертори.
В АІН джерело живлення працює у режимі джерела напруги. Під час живлення схеми від випрямлячів на вході АІН вмикають конденсатор великої ємності з метою шунтування джерела живлення на змінному струмі і надання йому властивостей джерела напруги. Формування кривої вихідної напруги здійснюється шляхом використання певного алгоритму перемикання тиристорів. За найбільш простого алгоритму почергово перемикаються навхрест розміщені ключі. Крива вихідної напруги має форму прямокутних імпульсів додатньої та від’ємної полярностей (рис. 2 а). У випадку використання одноопераційних тиристорів схема доповнюється вузлами примусової комутації. Крива струму залежить від характеру навантаження.
В АІТ конденсатор під’єднують паралельно навантаженню. Джерело живлення працює у режимі джерела струму. Такий режим створюється шляхом вмикання у коло джерела живлення дроселя великої індуктивності. Крива вихідної напруги формується почерговою роботою ключів розміщених по діагоналі. Конденсатор приймає участь у формуванні кривої вихідної напруги і забезпечує закривання тиристорів. У найбільш простому випадку за умови чисто активного навантаження крива напруги створюється із ділянок експонент заряду і розряду конденсатора (рис. 2 б).
Рис. 2. Часові діаграми струмів на напруг
В АІР конденсатор можна вмикати послідовно з навантаженням або паралельно йому. Такі автономні інвертори працюють у режимі резонансу на певній частоті. Струм навантаження в цьому випадку наближаться до синусоїди (рис. 2 в).
Основні сфери застосування автономних інвертора
Для живлення споживачів змінного струму у пристроях, де єдиним джерелом енергії є акумуляторна батарея, а також як резервні джерела живлення під час можливих відключеннях мережі змінного струму (електрозв’язок, обчислювальна техніка).
В електротранспорті, який живиться від контактної мережі, де в якості електропривода використовуються дешеві к.з. асинхронні двигуни.
В електроприводі з асинхронними та синхронними двигунами, де інвертор слугує регулятором частоти та дієвого значення напруги.
В перетворювачах постійної напруги одного значення в постійну напругу іншого значення.
У пристроях для отримання змінного струму необхідної частоти від джерел прямого перетворення енергії постійного струму (термо- і фотоелементи, МГД генератори).
В електротермії для отримання змінного струму підвищеної частоти (топка металів, гартування).