Автономные инверторы (АИ), определение, назначение, классификация, области использования.

Использование: преобразовательная техника, в частности построение тиристорных источников вторичного питания средней и большой мощности, в том числе и инверторных источников питания для дуговой электросварки. Сущность изобретения: автономный инвертор содержит два фильтрующих разделительных конденсатора 3 и 4 со средней точкой, две инверторных ячейки 5 и 6, состоящие из коммутирующих конденсаторов 7 и 8 и дросселей 9 и 10, тристоров 11 и 12 и обратных диодов 13 и 14, а также два выходных трансформатора 15 и 16 с первичными обмотками 17 и 18 и вторичными обмотками 19 и 20, автономную нагрузку 21 и два демпфирующих диода 22 и 23. Технический эффект - возможность регулирования выходного напряжения инвертора методом фазового регулирования, т. е. получение формы напряжения как при ШИМ, при этом коммутирующая способность инвертора не зависит о нагрузки, что позволяет работать инвертору при скачкообразных изменениях нагрузки. Кроме того, возможность фазового регулирования позволяет сформировать любую внешнюю характеристику инвертора. 2 ил.

Автономными инверторами называют вентильные преобразователи ПОСТОЯННОГО тока в переменный, работающие на автономную нагрузку. Появление тиристоров обусловило бурное развитие данной области преобразовательной техники. В настоящее время тиристорные автономные инверторы получают ншрокое распространение в различных областях техники, В перечень основных применений входят следующие;

1. Стабилизированные однофазные и многофазные источники питания автономных сетей переменного тока. Они применяются в том случае, если частота переменного тока, необходимого для работы потребителей самого различного назначения, выше частоты основного энергетического источника. Для таких инверторов характерны высокие требования по жесткости выходной частоты, по стабильности и качеству выходного напряжения [П. 1, 2].

2. Однофазные источники ровышенной частоты для термической обработки металлов (установки индукционного нагрева, завалки, плавки). Выходные частоты инверторов указанного применения изменяются в сравнительно небольших предела!: (1:2), причем жесткие требования стабильности частоты отсутствуют. Зачастую регулирование частоты подчинено задаче поддержания неизменным выходного напряжения при изменении параметров нагрузки [Л. 3, 4].

3. Преобразователи частоты на основе- автономных инверторов для регулирования частоты вращения двигателей переменного тока. Выходные частоты таких инверторов изменяются в широких пределах 1: 20-1: 50, одновременно с регулированием частоты должно изменяться выходное иапряж,ение инвертора. Специальным управлением инвертора, «роме регулирования частоты вращения, осуществляется реверсирование двигат В зависимости от числа коммутаций тока различают инверторы с одно – и двухступенчатой коммутацией. При одноступенчатой коммутации ток нагрузки сразу переходит на вступающий в работу тиристор, при двухступенчатой коммутации нагрузка сначала переключается во вспомогательную цепь, а затем в основную. При использовании однооперационных тиристоров схемы дополняются специальными узлами принудительной коммутации. В автономных инверторах на тиристорах полная коммутация с переключением тока с одной ветви схемы на другую выполняется в несколько этапов. Сначала происходит уменьшение прямого тока в одном из тиристоров до нуля, затем задержка приложения прямого напряжения на нем до полного восстановления запирающей способности и далее нарастание прямого тока во втором тиристоре.

 

63. Автономные инверторы тока (АИТ), классификация, основные схемы, временные диаграммы работы, расчет основных параметров и характеристик, примеры использования в системах управления.

Автономный инвертор тока UZ преобразует постоянный ток в трехфазный переменный с частотой 50 Гц. На входе и выходе инвертора установлены автоматические выключатели QF1, QF2, служащие для подключения к источнику питания и к нагрузке. Синусоидальность переменного тока обеспечивается за счет компенсирующих, конденсаторов С1 - СЗ, установленных на выходе инверторного моста.
Различают автономные инверторы тока и напряжения. Инвертор тока получает энергию от источника питания через сглаживающий фильтр большой индуктивности. Инвертор напряжения подключается непосредственно к источнику питания с малым внутренним сопротивлением.
Модель описанного стабилизированного автономного инвертора тока была построена на базе аналоговой вычислительной машины ЭМУ-10.
Рассмотрим установившийся режим работы однофазного автономного инвертора тока с нулевым выводом трансформатора (рис. 10.53), положив, что к моменту времени t 0 тиристор VS t был закрыт, тиристор VS-i открыт, конденсатор цепи коммутации емкостью Ск заряжен так, как показано на рис. 10.53 знаками плюс и минус без скобок, трансформатор идеальный и сопротивление цепи нагрузки гн. В цепь источника постоянной ЭДС Е включен сглаживающий фильтр с индуктивностью L.

Рис. 4. Схема автономного инвертора тока (а). Графики (б) напряжения Utb и тока Iн на выходе инвертора

Внешне АИТ похожи на АИН, имеют аналогичную структуру (рис. 4, а) однако процессы в них существенно различаются. Основное различие — в способе питания: на входе АИТ включен реактор Ld, индуктивность которого достаточна для поддержания тока нагрузки практически неизменным в течение полупериода выходной частоты АИТ. Таким образом, в АИТ задается мгновенное значение тока, он получает питание от источника тока. Напряжение — зависимая переменная (рис. 4, 6). Индуктивность сглаживающего реактора Ld оказывает существенное влияние на динамические характеристики АИТ. В частности, чем меньше Ld, тем меньше всплески и провалы напряжения на выходе АИТ при скачкообразном изменении нагрузки на его выходе.

В АИТ ключевые элементы изменяют направление тока в нагрузке (но не мгновенное значение), так что нагрузка питается как бы от источника тока, что и нашло свое отражение в соответствующей терминологии — инвертор тока Нагрузка АИТ, как правило, носит емкостной характер (на рис. 4, а конденсатор Ск), так как при индуктивной нагрузке из-за скачкообразного изменения тока возникли бы перенапряжения, нарушающие нормальную работу схемы.
К числу достоинств АИТ относится сравнительно хорошая форма кривой выходного напряжения при наличии на выходе параллельного конденсатора. Основными недостатками АИТ являются падающая внешняя характеристика и зависимость величины и формы кривой выходного напряжения от частоты, в связи с чем обычно АИТ используется в диапазоне частот от 50 до 1000 Гц.