39. Автономный инвертор напряжения.
Автономными инверторами называют преобразователи постоянного напряжения в переменное, работающие на автономную (отдельную) нагрузку, не связанную с питающей сетью.
Рисунок 18.4 - Схема однофазного АИН
Параллельно
тиристорам включены диоды VD1…VD4,
которые служат для возврата энергии,
накопленной в индуктивности нагрузки
,
обратно в источник постоянного напряжения
.
Источник
должен позволять прохождение обратного
тока. Наличие конденсатора является
схемным признаком АИН.
Рисунок 18.5 - Временная диаграмма работы АИН
Тиристоры
VT1
и VT3
открываются в точке 0 при подаче тока
в цепь их управляющих электродов. К
нагрузке подключается источник
.
На интервале 1-2 ток
протекает через открытые тиристоры.
Путь тока на рисунке 18.4. показан сплошной
линией. В точке 2 тиристоры VT1
и VT3
запираются, и открывается вторая пара
тиристоров VT2
и VT4.
Но ток через индуктивную нагрузку не
может мгновенно изменить направление.
За счет энергии, запасенной в индуктивности,
на интервале 2-3 ток протекает через
диоды VD2
и VD4,
путь тока показан пунктирной линией.
Как видно, ток втекает в положительный
полюс источника
,
следовательно, энергия от нагрузки
передается обратно в источник
.
В точке 3 ток
меняет направление, он протекает через
тиристоры VT2
и VT4.
Далее процессы повторяются..
Выражение для определения тока в цепи нагрузки можно получить, решая дифференциальное уравнение
;
,
,
,
где
.
Максимальное
значение тока нагрузки при
.
Напряжение на выходе имеет прямоугольную форму и практически не зависит от тока, регулировать его амплитуду можно только за счет изменения эдс источника постоянного напряжения . Гармонический состав выходного напряжения определяется из разложения в ряд Фурье
…).
ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Большая часть потребителей энергии требуют для питания постоянного напряжения. Источники питания преобразуют переменное напряжение промышленной сети в постоянное напряжение. Источники питания подразделяются:
- по функциональным возможностям на неуправляемые и управляемые источники;
- по структуре на источники с непосредственным преобразованием и с промежуточным преобразованием;
- по мощности на выпрямители малой, средней и большой мощности, хотя последнее разделение весьма условно.
Основными элементами источника питания с непосредственным преобразованием (рисунок 11.1,а) являются:
- трансформатор (Тр), который обеспечивает необходимое значение выпрямленного напряжения, а также служит гальванической развязкой между питающей сетью и нагрузкой;
- выпрямитель (В), с помощью которого обеспечивается однонаправленное протекание тока в цепи нагрузки, в результате чего переменное напряжение преобразуется в однополярное пульсирующее напряжение;
- сглаживающий фильтр (СФ) для уменьшения пульсаций напряжения питания;
- стабилизатор (Ст) обеспечивает постоянство выходного напряжения при изменении напряжения в питающей сети и мощности потребляемой нагрузкой.
Рисунок 11.1 - Структурные схемы источников питания: а – с непосредственным преобразованием; b – с промежуточным преобразованием
Источник питания с промежуточным преобразованием (рисунок 11.1,b) кроме названных элементов содержит инвертор (И), который преобразует постоянное напряжение на выходе выпрямителя в переменное напряжение высокой частоты (более 20 кГц). Такая структура позволяет заменить трансформатор, работающий на низкой частоте и имеющий большой вес, на высокочастотный трансформатор значительного меньшего веса. Сглаживающий фильтр на высокой частоте при одинаковой эффективности также имеет меньшие геометрические размеры. Инвертор, высокочастотный трансформатор и выпрямитель (В2) образуют преобразователь постоянного напряжения, который называют конвертором. Часто вводят обратную связь с выхода источника на инвертор, что позволяет стабилизировать выходное напряжение и исключить стабилизатор из схемы.