Последовательный резонансный инвертор.

Диаграмма изменения характеристик:

Силовая часть содержит: два рабочих тиристора и цепь нагрузки с коммутирующим конденсатором и индуктивностью. Для нормальной работы инвертора параметры элементов в цепи нагрузки выбираются таким образом, чтобы обеспечить колебательный характер изменения тока нагрузки. Для этого активная составляющая сопротивления нагрузки должна быть меньше критического значения:

(1)

Амплитудное значение напряжения на конденсаторе должно превышать напряжение источника питания.

Обычно максимальное напряжение заряда конденсатора составляет от 1 до U_ПИТ. Обычно стараются сделать так, чтобы U_Сmax=1,5 Ud. Принцип работы:

В положительном полупериоде включается VS1, начинает протекать ток, колебательный процесс изменения тока обеспечивается, ток меняется по синусоиде. В момент времени t₁ перед окончанием положительного полупериода ток проходит через 0, соответственно тиристор VS1 выключается. При этом ток нагрузки протекает через коммутирующий конденсатор, который заряжается с полярностью + -. Напряжение на конденсаторе отстает от тока на 90 эл. гр. Пока тиристор VS1 включен, напряжение на нем равно 0, как только тиристор выключиться, к нему прикладывается разность напряжения источника питания и заряженного конденсатора Ck. К тиристору прикладывается обратное напряжение, он имеет возможность восстановить запирающие свойства, выдерживается пауза до момента времени t₂ для запирания. В момент времени t₂ включают тиристор VS2 он находиться под действием прямого напряжения коммутирующего конденсатора, ток нагрузки протекает по замкнутому контуру. Ток нагрузки также меняется по синусоиде, а конденсатор перезаряжается до напряжения отрицательной полярности (-) (+). В момент времени t₃ ток нагрузки спадает до 0, тиристор VS2 выключается. К конденсатору приложено напряжение прямой полярности. В интервале времени от t₃ до t₄ также выдерживается пауза для надежного выключения тиристора VS2, под действием обратного напряжения, а напряжение на тиристоре VS1 во время этой паузы увеличивается и равно напряжению источника питания + напряжение на конденсаторе. Далее весь процесс повторяется.

Если взять напряжение U_ВХ – см. рисунок выше, то можно записать, что:

- действующее значение.

Напряжение нагрузки определяется:

Обычно параметры конденсатора выбирает из условия резонанса частоты выходного напряжения:

, тогда , тогда

При выполнении условия обеспечения резонанса на одной частоте инвертора напряжение на нагрузке не зависит от параметров нагрузки и внешняя характеристика инвертора становиться жесткой.

При глубоком изменении сопротивления нагрузки может быть нарушена работоспособность инвертора. При увеличении сопротивления нагрузки может нарушиться условие (1), то есть R_Н может превысить критическое значение и нарушается колебательный характер изменения тока нагрузки, при этом тиристоры не выключаются, происходит опрокидывание инвертора. При снижении сопротивления нагрузки возможен резонанс напряжений, при этом увеличивается напряжение на реактивных элементах и появляется перенапряжение на тиристорах. Может наступить электрический пробой.