АИР с удвоением частоты.

Ограничение в использовании резонансных инверторов по частоте обусловлено увеличением мощности потерь в тиристорах при их переключениях, а также конечным временем, выключения тиристора. Одним из эффективных путей повышения рабочей частоты является работа инвертора в режиме, при котором частоте f₁ переключения тиристоров соответствует частота f=2f₁ тока нагрузки. Такой режим работы характерен для АИР с удвоением частоты.

В схему АИР с удвоением частоты входят: инверторный мост на тиристорах VS1-VS4; диоды VD1-VD4; конденсатор C и дроссель L, включенные в диагональ моста; активно-индуктивная нагрузка Z_H, подключенная параллельно другой диагонали моста через разделительный конденсатор C_P. Емкости конденсаторов C и C_P равны (иногда C>C_P). В цепи постоянного тока инвертора расположен сглаживающий дроссель L_d, индуктивность которого выше индуктивностей L и L_H.

Работа схемы основана на поочередном отпирании накрест лежащих тиристоров VS1,VS2 и VS3,VS4 и подключении ими конденсатора C и дросселя L параллельно выходной цепи инвертора. Ток в цепи нагрузки i_H представляет собой разность тока источника питания I_d и тока перезаряда конденсаторов C и C_P в контуре с открытыми тиристорами инвертора. В момент времени t_O открываем тиристоры VS1,VS2и предварительно заряженный конденсатор C_P разряжается по цепи (+C_P-VS2-L-C-VS1-Z_H-C_P) формируя полуволну тока i_H (отрицательную). Конденсатор C заряжается полярностью в скобках. В момент времени t₁ открываются диоды VD1 и VD2 и конденсатор C перезаряжается по контуру (+C-VD2-C_P-Z_H-VD3-L-C) формируя вторую полуволну тока нагрузки (положительную). Ввиду отдачи энергии конденсаторов в цепь нагрузки процесс перезаряда носит затухающий характер. Этим объясняется уменьшение амплитуды тока i_Н на этапе его протекания через обратные диоды. На интервале t₁…t₂ создаются условия, необходимые для запирания ранее проводивших тиристоров VS1 и VS2. К ним прикладываются обратные напряжения, равные падению напряжения на диодах VD1 и VD2.На интервале t₂…t₃ тиристоры инвертора заперты. Ток нагрузки на этом интервале определяется током I_d, подзаряжающим конденсатор C_P.

С момента времени t₃ формирование очередной полуволны тока i_H связанно с отпиранием VS3,VS4 и аналогичными процессами перезаряда конденсаторов C и C_P. Полярность C перед перезарядом – в скобках. Этот режим работы инвертора характеризуется наличием интервалов паузы t_П в токе i_K контура C-L. Для приближения к синусоиде кривой тока i_H(t) элементы контура выбираются с таким расчетом, чтобы t_П=0 (последняя диаграмма). Указанному отвечает соотношение частот f=2f_O, где

(2.26)

Особенностью этой схемы является ее работоспособность в режиме КЗ в выходной цепи, а при наличии дополнительного балластного резистора и в режиме холостого хода.