30. Резонансный инвертор.

Автономные резонансные инверторы (АИР) предназначены для преобразования – U в ~ U повыш-й частоты (от 500 Гц до 10кГц и выше). Основной обл-ю применения таких преобраз-й в энергетике является электротермия (индукционные печи). Однако АИР достаточно широко применяется и в передвижных (авиация, судоходство) установках в качестве источ повышенной частоты.

АИР обычно выполняют однофазными и преимущественно по мостовой схеме с испол-ем одно-операционных тиристоров. Конденсатор в АИР может вкл парал-но нагрузке, но с гораздо меньшим значением инд-ти дросселя L_d, или после-но нагрузке. В зависимости от этого различают парал-ые и после-ые АИР. Процессы, протекающие в АИР, харак-ся колеб-м (резонансным) перезарядом конд-ра в цепи с индуктивностью, в которую может входить инд-ть нагрузки.На практике в АИР чаще используют после-ное или после-но-парал-ое включение конденсаторов. На рис. 3.36 приведена схема АИР, состоящая из инверторного моста на вентилях VS1-VS4 и последовательно вкл в его диагонали конденсатора С, нагрузки R_Н и L_Н допол-го дросселя L. Характер зависимости вых I инвертора i_Н (I нагрузки i_Н) обусловлен колеб-ым процессом перезаряда конд-ра С с частотой ω₀ после-ого колеб-го контура, образ-го реакт эл-ми вых цепи. Благодаря тому, что в сх соблюдается соотн-ие ω₀ > ω_p, (ω_p - частота повторения управл-х импульсов VS1-VS4) колеб-ые процессы перезарядки конд-ра (рис, в) заканчиваются до отпирания очередной пары вентилей (рис,б). Вследствие этого в кривых I нагрузки и I ист пит создаются паузы, необходимые для восстановления запир-х св-в вых-х из работы вентилей перед отпиранием очередной пары. Отработавшие свой цикл тиристоры закр-ся из за прерывания в них I, связанного с процессом перезаряда конд-а. По окончании перезаряда (момент времени ₁) U на конд-е U_сm > E, в связи с чем к проводящим вентилям (VS1,VS4) прикла-ся запир-ее обратное U, равное (U_cmЕ)/2 (рис, е), удерживающие закрывшийся вентиль в запертом сост-и, пока действует управ-й импульс. Длительность перезарядных процессов, равная половине периода собственных колебаний контура Т/2t_h, определяет длительности откр состояния вентиля и двуполярных импульсов кривой U инвертора u_Н. Необходимое различие в частотах ω₀ и ω_p подчиняются условию поддержания на проводивших вентилях требуемой длительности обратного U с целью их запирания: (3.74) где t_h  время, предоставляемое вентилю для восстановления запирающих свойств (схемное время); К_зап = 1,21,5 - коэффициент запаса; t_q- собственное время выключения вентиля, определяемое по паспортным данным. Анализ АИР, как и АИТ проводят методом основной гармоники. В этом случае действующее значение первой гармоники U инвертора будет равно: (3.75) Дейст-ее значение вых-го I инвертора I_Н и среднее значение потребляемого от ист пит тока I_d связаны соотношением: (3.76) Управление баланса акт мощ-ти опр-ся выражением:Е I_d = U_Н I_Н cos _НГ. (3.77) Из уравнений (3.76) и (3.77) определим связь действ-го U на нагрузке с действующим значением первой гармоники U инвертора: (3.78) Из полученных зависимостей видно, что при уменьшении акт сопр-я нагрузки входной I инвертора возрастает. Также возрастают U на конд-ре, вентилях и время t_h. При увеличения сопрот-я нагрузки время t_h резко уменьшается, т.е. инвертор теряет работоспособность в режиме ХХ. Важной особенностью АИР, в отличие от АИТ и АИН, является его работоспособность в режиме КЗ нагрузки. Ток инвертора при этом ограничивается только суммарным активным сопротивлением дросселя, подводящих проводов, падением напряжения на вентилях.