2.2 Резонансные инверторы
Резонансными называют инверторы, у которых периодический характер электромагнитных процессов в нагрузке обусловлен колебательными свойствами LC-контура. Конденсаторы, входящие в состав колебательного контура могут быть включены с нагрузкой последовательно, параллельно и последовательно-параллельно. Соответственно различают три вида резонансных инверторов: последовательный, параллельный и последовательно-параллельный. Кроме того, различают резонансные инверторы с закрытым входом, у которых индуктивность резонансного контура находится в цепи постоянного тока, и с открытым входом, у которых индуктивность находится в выходной цепи.
2.2.1 Параллельный, последовательно-параллельный резонансный инвертор с закрытым входом
Схемы параллельного и последовательно-параллельного резонансных инверторов с закрытым входом аналогичны соответственно схемам параллельного и последовательно-параллельного инверторов тока и отличаются только параметрами индуктивности дросселя в звене постоянного тока. Из этой индуктивности и емкости на выходе инвертора образуется колебательный LC-контур. Параметры колебательного контура и частота импульсов управления вентилями моста выбираются так, что ток во входном дросселе имеет прерывистый характер. Это обеспечивает естественное отключение тиристоров при спаде в них тока до нуля.
Рис. 2.2.1.
При включении в момент t0, рисунок 2.2.1, тиристоров VS1, VS4 конденсатор стремится зарядиться через индуктивность дросселя до напряжения, превышающего напряжение входного источника. В момент t1, когда колебательная полуволна тока реактора спадет до нуля, тиристоры VS1, VS4 окажутся под обратным напряжением, равным разности напряжения на конденсаторе и напряжения входного источника. До момента t2 конденсатор разряжается только током нагрузки. В момент времени t2 включаются тиристоры VS2, VS3 второй диагонали моста, а тиристоры VS1, VS4 остаются под обратным напряжением до момента смены полярности напряжения на конденсаторе t3. Характеристики параллельного и последовательно–параллельного резонансных инверторов аналогичны характеристикам соответствующих инверторов тока. Преимущество резонансного режима работы инвертора состоит в том, что токи тиристоров в моменты включения, выключения равны нулю, в результате уменьшаются потери на переключение в тиристорах. А значит, появляется возможность поднять частоту выходного напряжения. Появляется возможность регулирования амплитуды выходного напряжения не только с помощью изменения напряжения входного источника, но и с помощью изменения безтоковой паузы. Однако этот способ приводит к ухудшению формы выходного напряжения инвертора при глубоком регулировании.
2.2.2 Последовательный инвертор с открытым входом
Кривая выходного тока инвертора формируется путем попарного отпирания накрест расположенных тиристоров, рисунок 2.2.2. Вид кривой обусловлен колебательным процессом перезаряда конденсатора с частотой последовательного колебательного контура, образованного реактивными элементами выходной цепи. Частота собственных колебаний контура должна быть немного больше выходной частотой инвертора. Благодаря этому
Рис. 2.2.2.
колебательные процессы перезаряда конденсатора заканчиваются до отпирания очередной пары тиристоров инвертора, что обеспечивает запирание проводившей пары тиристоров. В отличие от параллельного резонансного инвертора напряжение на конденсаторе во время безтоковой паузы не уменьшается, рисунок 2.2.3.
Рис. 2.2.3.
Недостатки схемы: невозможность холостого хода; существенная зависимость режима работы от параметров нагрузки.