Користувач:Панченко Роман/Чернетка

Резонансний інвертор

Термін резонансний інвертор об'єднує досить різноманітні схеми, загальною рисою яких є коливальний характер електромагнітних процесів. Тому до резонансних інверторів відносять і звичайний паралельний інвертор, який працює не в аперіодичному, а в коливальному режимі. Послідовний інвертор, який зазвичай працює в коливальному режимі, теж відноситься до резонансних інверторів. У той же час, коливальний характер електромагнітних процесів навіть у звичайному паралельному инверторі призводить до суттєвих відмінностей у роботі схеми, в порівнянні зі звичайним режимом. Принциповою перевагою будь-якого резонансного інвертора є сприятлива для роботи тиристорів, куполоподібна форма анодного струму, що призводить до істотного зниження комутаційних втрат і дозволяє відчутно підвищити граничну частоту перетворювача.

Паралельний резонансний інвертор

Елементи схеми

4 робочих тиристора, зібраних за однофазною мостовою схемою, в діагональ змінного струму включається ланцюг навантаження, комутаційна індуктивність виноситься в ланцюг постійного струму. Параметри опору навантаження, а також комутуючі елементи вибираються з умови забезпечення коливального характеру зміни струму навантаження. Максимальна напруга на конденсаторі при перезаряді має бути більше ніж напруга джерела постійної напруги.

Принцип роботи

При відмиканні тиристорів $VS2$ і $VS3$ (момент $\vartheta _{1}$ на часовій діаграмі) комутуючий конденсатор С заряджається від джерела постійної напруги $E_{d}$ . Параметри елементів схеми вибираються таким чином, щоб заряд конденсатора відбувався по коливальному закону і струм тиристорів спадав до нуля (момент $\vartheta _{2}$ ) раніше моменту відмикання наступної пари тиристорів (момент $\vartheta _{3}$ ). Протягом інтервалу $\vartheta _{2}$ ... $\vartheta _{3}$ жоден з тиристорів не проводить струм і вхідний струм $i_{d}$ дорівнює. нулю. Напруга на тиристорах $VS2$ і $VS3$ при цьому дорівнює напіврізниці напруги джерела живлення $E_{d}$ і комутуючого конденсатора $U_{c}$ . Напруга uc на інтервалі $\vartheta _{2}$ ... $\vartheta _{3}$ повинна перевищувати $E_{d}$ , щоб напруга на тиристорах $VS2$ і $VS3$ протягом цього інтервалу залишалася негативною.

У момент $\vartheta _{3}$ выдпираються тиристори $VS4$ і $VS1$ і до тиристорыв $VS2$ і $VS3$ прикладається напруга $U_{c}$ . Конденсатор перезаряджається, і напруга на тиристорах $VS2$ і $VS3$ змінює полярність. Кут запирання тиристорів $\beta$ складається з двох складових: кута непровідності тиристорів інвертора $\beta _{1}$ і власне кута запирання $\beta _{2}$ . У момент часу $\vartheta _{4}$ струм через тиристори $VS4$ і $VS1$ припиняється і напруга на комутуючому конденсаторі змінюється за таким же законом, що і в інтервалі $\vartheta _{2}$ ... $\vartheta _{3}$ . При відпиранні тиристорів $VS2$ і $VS3$ (момент $\vartheta _{5}$ ) цикл роботи інвертора повторюється.

Деякі параметри схеми та її елементів

Кут провідності тиристорів:

\lambda ={\frac {\omega }{\omega _{0}}}\pi ={\frac {pi}{\sqrt {{\frac {1}{F}}-{\frac {B^{2}}{4}}}}}

;

де $B={\frac {1}{\omega Cr_{n}}}-$ коефіцієнт навантаження; $F=\omega ^{2}{\frac {L_{H}L_{d}C}{L_{d}+L_{H}}}-$ частотний коефіцієнт.

Середнє значення вхідного струму:

I_{d}={\frac {1}{\pi }}\int _{0}^{\lambda }I_{m}\sin({\frac {\pi }{\lambda }})\vartheta d\vartheta ={\frac {2\lambda I_{m}}{\pi ^{2}}}

У режимі переривчастого вхідного струму напруга на навантаженні, комутуючму конденсаторі і на тиристорах залежить не тільки від параметрів навантаження, робочої частоти, величини ємності коммутирующего конденсатора, але також і від величини кута провідності $\lambda$ .

Максимальні значення прямої і зворотньлї напруги на тирісторах можна визначити:

{\text{U}}_{\text{пр.max}}\approx {\sqrt {2}}U_{H}

{\text{U}}_{\text{зв.max}}\approx {\sqrt {2}}U_{H}\sin \beta _{2}

Порівняння характеристик паралельного інвертора струму і резонансного паралельного інвертора показує, що характер основних залежностей в обх інверторах приблизно однаковий. У резонансному інверторі швидкість наростання струму тиристора порівняно мала, так як форма імпульсу струму синусоїдальна, і тому не потрібно спеціальних пристроїв для обмеження $di/dt$ . Тому резонансний інвертор може бути використаний при більш високій вихідний частоті. Крім того, в резонансному инверторе можна отримати великі значення кутів запирання.

Послідовний інвертор з відкритим входом без зворотних діодів

Принцип роботи даного інвентора полягає в наступному. При подачі керуючого сигналу на тиристор $VS1$ останній відпирається і конденсатор С починає заряджатися від джерела постійної напруги таким чином, що його верхня (по схемі) обкладка отримує позитивний потенціал. Наступний напівперіод відпирається тиристор $VS2$ і конденсатор $C$ розряджається через ланцюг ${\text{R}}_{\text{Н}}L_{2}$ . Таким чином, через навантаження протікає змінний струм.

Параметри елементів схеми зазвичай підбираються таким чином, щоб струм тиристора протягом всього міжкомутаціонного проміжку змінювався по коливальному закону, тобто, в момент комутації напруга на дроселі була б більше напруги джерела живлення ( $U_{L}>U_{d}$ ). Якщо дана нерівність не буде виконуватися, то при відпиранні чергового тиристора струм тиристора що проходив раніше не закриється і джерело живлення виявиться замкнутим накоротко. Зазначена нерівність має зберегтися протягом деякого часу, достатнього для відновлення керованості тиристорів.

Однофазний напівмостовий резонансний інвертор зі зворотніми діодами

Необхідною умовою для нормальної роботи схеми є коливальний характер електромагнітних процесів, який має бути забезпечений при виборі параметрів комутуючого контуру $L,C$ . Робота схеми відбувається наступним чином: при включенні тиристора $VS2$ комутуючий конденсатор $C$ заряджається через дросель $L$ . Завдяки коливальному характеру процесу заряду, зарядний струм має куполоподібну форму і до моменту закінчення зарядної напівхвилі ємність $C$ заряджається до напруги, приблизно в два рази більшої, ніж напруга на конденсаторі фільтра $C_{\text{ф1}}$ . Тому після закінчення зарядної напівхвилі ємність $C$ розряджається назад на ємність фільтра $C_{\text{ф1}}$ через діод $VD2$ . Падіння напруги на діоді є зворотним для раніше працювавшого тиристора $VS2$ , що і забезпечує відновлення його керованості, за умови, що тривалість протікання струму через діод достатня для відновлення керованості тиристора $VS2$ . Тут слід зазначити, що через малу зворотню напругу (близько 1 вольта), прикладену до раніше працювавшого тиристора, час відновлення його керованості може збільшуватися в 3 - 5 разів у порівнянні з класифікаційним. Для зменшення цього часу необхідно збільшувати зворотню напругу на тиристорі. Це можна зробити, наприклад, за рахунок включення декількох діодів послідовно. При включенні тиристора $VS1$ весь процес повторюється, але з іншого полярністю. Таким чином, на ємності $C$ формується напруга приблизно синусоїдальної форми, частота якої в два рази менша власної частоти комутуючого контуру $LC$ .

Цінною властивістю схеми є відносно жорстка зовнішня характеристика інвертора, що пояснюється можливістю двостороннього обміну енергією між комутаційним конденсатором і джерелом живлення. Тому інвертори такого типу нормально працюють і в режимі холостого ходу.

Напівмостова схема резонансного інвертора, розглянута вище, не є єдиним варіантом, як і інші типи інверторів, резонансний інвертор із зворотними діодами, в принципі, може бути реалізований за будь-якою відомою схемою випрямлення. На практиці знайшли застосування лише однофазні схеми, зокрема, однофазна мостова схема.

Див. також

Література

Горбачёв Г.Н., Чаплыгин Е.Е Промышленная электроника. - М:. Энергоатомиздат , 1988 - 320c.
Криштафович А.К., Трифонюк В.В. Основы промышленной электроники. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985. - 287 с.

Користувач:Панченко Роман/Чернетка

Зміст

Резонансний інвертор

Паралельний резонансний інвертор

Елементи схеми

Принцип роботи

Деякі параметри схеми та її елементів

Послідовний інвертор з відкритим входом без зворотних діодів

Однофазний напівмостовий резонансний інвертор зі зворотніми діодами

Див. також

Література

Посилання

Навігаційне меню

Користувач:Панченко Роман/Чернетка

Резонансний інвертор

Паралельний резонансний інвертор

Елементи схеми

Принцип роботи

Деякі параметри схеми та її елементів

Послідовний інвертор з відкритим входом без зворотних діодів

Однофазний напівмостовий резонансний інвертор зі зворотніми діодами

Див. також

Література

Посилання

Навігаційне меню

Пошук