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.