Схемы Инверторов Напряжения

Сегодня в сети можно найти

Работают схемы аналогично. Сначала рассмотрим случай установившегося режима, когда частота импульсов управления тиристорами ниже частоты резонанса контура

кк и он работает в режиме прерывистого тока.

В момент времени

1 включается тиристор Т1 и конденсатор к заряжает

ся в колебательном режиме до напряжения, близкого к двойному напряжению источника входного напряжения

вх/2. В момент времени 2 зарядная полуволна тока через тиристор спадает до нуля и он закрывается. Конденсатор на интервале 2 - 3 разряжается в колебательном режиме через диод обратного тока VD1 на источник входного напряжения вх. Величина остаточного напряжения на конденсаторе в момент времени 3 зависит от соотношения волнового сопротивления колебательного контура ρк и сопротивления нагрузки. В установившемся режиме оно равно взятому с обратным знаком начальному напряжению на конденсаторе в момент времени 1. 4 включается тиристор Т2 и происходят аналогичные процессы перезаряда конденсатора в отрицательную полярность через тиристор Т2 и диод VD2.

В рассмотренном режиме прерывистого тока нагрузки включение и вы-

ключение тиристоров и диодов происходит при нулевых токах через них, что

снижает потери на коммутацию. Время, предоставляемое на восстановление

управляющих свойств тиристоров, равно времени протекания тока через дио-

ды обратного тока (интервал

2 - 3). Действующее или среднее по модулю выходное напряжение регулируют длительностью “бестоковых” пауз, что достигается изменением частоты импульсов управления тиристорами. Такое регулирование связано с ухудшением качества выходного напряжения и обычно приемлемо, только если выходное напряжение инвертора подвергается дальнейшему преобразованию, обычно выпрямлению и фильтрации на стороне постоянного тока.

Качество выходного напряжения можно улучшить при режиме работы

с непрерывным током нагрузки, временные диаграммы для этого случая показаны на рисунке.

Здесь включение тиристора Т2 в момент

3 происходит раньше спада тока до нуля в диоде 1, что возможно, так как к тиристору Т2 при проводящем диоде 1 приложено прямое напряжение вх. Уменьшение временного интервала 23 приводит к увеличению остаточного напряжения на конденсаторе в момент его перезаряда в обратную полярность, что, естественно, вызовет рост амплитуды напряжения на конденсаторе. Значит, и в режиме непрерывного тока нагрузки регулирование частоты выходного напряжения инвертора будет регулировать величину выходного напряжения без того искажения формы, которое присуще режиму прерывистого тока. Другая возможность регулирования выходного напряжения инвертора при выполнении его по однофазной мостовой схеме связана с однополярным широтно-импульсным регулированием.

В практических схемах таких инверторов нагрузка (обычно выпрямитель для получения постоянного напряжения другой полярности, чем

вх) подключается через выходной трансформатор Тр, как показано на рисунке.

В первом случае (а) роль индуктивности колебательного контура будет практически выполнять суммарная индуктивность рассеивания обмоток трансформатора, если пренебречь влиянием индуктивности намагничивания трансформатора по сравнению с нагрузкой.

Во втором случае (б) приведенное сопротивление нагрузки оказывается включенным параллельно конденсатору.

Современные направления развития инверторов напряжения

С целью повышения КПД и надежности транзисторных инверторов напряжения применяют режим "мягкой" коммутации.

"Мягкая" коммутация ключа происходит при нулевом токе или напряжении, что уменьшает коммутационные перенапряжения, потери и использует резонанс между индуктивным элементом и конденсатором для создания условий переключения по току и напряжению. Основная идея - разделение по времени переходного процесса напряжения и тока и минимизации времени их перекрытия.

Устройства с "мягкой" коммутацией значительно сложнее устройств с "жесткой" коммутацией. Допустим, что требуется коммутатор для инвертора напряжения в устройстве привода двигателя. Из двух способов коммутации "мягкая" требует более высоких значений тока, а в нуле напряжении - более высокого напряжения. Повышенные токи требуют большего размера кристалла, а высокие напряжения – широкой зоны проводимости в полупроводнике, поэтому стоимость устройств с "мягкой" коммутацией выше (до 2-х раз) при том же назначении устройства.

Похожие страницы: