Інвертор струму з відсічними діодами

Основний недолік паралельного інвертора, який робить його непридатним для регульованого електропривода, полягає в тому, що неможливо забезпечити вимикання одноопераційних тиристорів при зміні частоти в широкому діапазоні. Для комутації потрібно, щоб струм і_в випереджав напругу и_в за фазою. Це досягається тільки тоді, коли реактивна провідність конденсатора ωС достатньо велика. Тоді реактивний струм конденсатора перевищує реактивний струм навантаження, який відстає від напруги в зв’язку з наявністю індуктивності розсіювання L_s, а також індуктивності L_μ намагнічувальної гілки еквівалентної схеми двигуна. Але при зниженні частоти провідність конденсатора зменшується, а індуктивні провідності, навпаки, зростають. На початку руху частота дуже мала, а тому, щоб запобігти зриву інвертування, потрібна надмірно велика ємність конденсатора C.

Схема з відсічними діодами дозволяє забезпечити роботу інвертора струму в широкому частотному діапазоні, починаючи практично з нуля.

На рис. 4.17, а зображена однофазна мостова схема інвертора струму з відсічними діодами. Комутаційна ємність розділена на дві однакові половини С1 і С2, які приєднаються до навантаження не безпосередньо, як в основній схемі рис. 4.16, а, а через пари відсічних діодів VD1, VD3 та VD2, VD4.

Нехай наприкінці першого півперіоду проводять струм тиристори VS1, VS4, а конденсатори заряджені з полярністю, яка позначена на рис. 4.17, а. Струм і_d протікає по контуру и_ж – VS1 – VD1 – e – VD4 – VS4.

Процес комутації в загальному випадку може бути розподілений на три етапи: розряд, комутація навантаження та дозаряд. При ввімкненні тиристорів VS2 і VS3 тиристори VS1, VS4, які проводили струм, вимика-ються зарядженими конденсаторами і утворюється контур комутації, що наведений на рис. 4.17, б. В ньому відбувається розряд конденсаторів. Відсічні діоди VD3 та VD2 спочатку вимкнені. Однак вони вмикаються, коли напруга на конденсаторах змінить полярність та урівноважить ЕРС е (на інтервалі розряду , тому що ).

Після ввімкнення діодів утворюються три паралельні гілки для струму і_d (рис. 4.17, в) і починається етап комутації навантаження, на якому його струм змінює напрямок. Миттєві опори гілок з конденсаторами в процесі їх заряду зростають. Це веде до поступової, в зв’язку з наявністю L_s, зміни струму в навантаженні від +і_d до –і_d, після чого закриваються відсічні діоди VD1, VD4 (рис. 4.17, г). Якщо в цей момент напруга на конденсаторах перевищує амплітуду Е_т ЕРС, яка досягається протягом півперіоду, то діоди VD1, VD4 до кінця півперіоду залишаються закритими, а інакше вони відкриваються в момент досягнення рівності и_с та e повторно, і здійснюється дозаряд конденсаторів до Е_т.

Вихідна напруга и_в, вона ж і напруга на конденсаторі, до моменту комутації t₁ змінює полярність, тобто конденсатор встигає розрядитися через навантаження. Необхідно, таким чином, перешкодити розряду конденсатора через навантаження, тоді на ньому збережеться до моменту комутації напруга, яка дорівнюватиме амплітудному значенню вихідної напруги (пунктирна лінія на рис. 4.18). Цю функцію і виконують відсічні діоди.