5. Инверторы

Источники вторичного электропитания, которые преобразуют постоянное напряжение в переменное напряжение, называют инверторами.

Классификация инверторов:

1. по типу коммутирующих приборов:

• тиристорные;

• транзисторные;

2. по принципу коммутации:

• ведомые сетью;

• автономные;

3. по роду преобразуемой величины:

• инверторы тока;

• инверторы напряжения;

4. по количеству фаз:

• однофазные;

• трехфазные.

Тиристорные инверторы – инверторы большой мощности, т. к. тиристоры выпускают на напряжения, равные нескольким КВ, и на токи до сотен А, чего нельзя сказать о транзисторах.

Поэтому транзисторные инверторы выполняют на малую и среднюю мощность (несколько кВт).

Инверторы, ведомые сетью

Рассмотрим схему тиристорного инвертора, которая представляет собой однофазный двухполупериодный инвертор с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора. Между средней точкой О и узлом С включен источник постоянной э.д.с. Е (рисунок 1.33).

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

СУ

VS₂

VS₁

E

i

i

U_2b

U_2a

L_ф

+

+

+

-

0 -

-

c

b

a

i₁

U₁

Рисунок 1.33 – Схема тиристорного инвертора

Запирание и отпирание тиристоров происходит под воздействием напряжения вторичной обмотки трансформатора, которое создается сетью переменного тока. Поэтому такой инвертор называют инвертором, ведомым сетью.

U_2a

Для передачи электроэнергии, вырабатываемой источником Е, в сеть переменного тока необходимо, чтобы ток i₁, потребляемый от сети, и напряжение U₁ находились в противофазе. Подобный сдвиг возможен в том случае, когда тиристоры будут открываться поочередно при отрицательной полярности напряжений U_2а и U_2b (рисунок 1.34). При этом происходит поочередное подключение вторичных обмоток трансформатора к источнику Е.

α = 0°

α = 180°

t

t

i₁

U₁

i₁ U₁

U_2b

U₂

Рисунок 1.34 – Временные диаграммы напряжений и тока инвертора, ведомого сетью

Но если один тиристор будет отпираться точно при угле управления α = 180°, то другой тиристор не успеет закрыться. Тогда запирающийся тиристор создаст короткое замыкания по цепи: вторичная обмотка трансформатора – источник Е. Это явление называют срывом инвертирования или опрокидыванием инвертора. Чтобы исключить этот процесс, необходимо сделать угол α < 180° на угол , который называется углом опережения отпирания (рисунок 1.35).

β

α

i₁

U₁

i₁ U₁

U_2b

U_2a

U₂

Рисунок 1.35 – Временные диаграммы напряжений и тока инвертора, ведомого сетью при α = 180° на угол β

Укажем основные положения, отличающие режим инвертирования от режима выпрямления:

1. При выпрямлении источником энергии является сеть переменного тока, поэтому при α = 0, кривая тока i₁, потребляемого от сети, совпадает по фазе с напряжением питания U₁.

В режиме инвертирования источником энергии является источник постоянной э.д.с., а сеть переменного тока является ее потребителем, и поэтому i₁ и U₁ находятся в противофазе.

2. При выпрямлении тиристоры были открыты при положительной полярности напряжений вторичных обмоток трансформатора, а при инвертировании – при отрицательной, т. е. тиристоры открыты при отрицательной полуволне. Такому режиму отпирания тиристоров соответствует угол α = 180°, и изменение полярности подключения источника э.д.с.