Инверторы, ведомые сетью.

Инвертированием называется в теории ЭУА преобразование постоянного тока в переменный ток заданной величины (амплитуды) и частоты.

Получение переменного тока заключается в прерывании постоянного тока и распределении его по фазам выходного трансформатора. В качестве прерывающих элементов в инверторах используются управляемые диоды (тиристоры) и транзисторы.

В зависимости от того, какими средствами осуществляется коммутация тока от одного прерывающего элемента к другому, различают:

1.) автономные инверторы, в которых коммутация тока обеспечивается специальной коммутирующей цепью;

2.)инверторы, ведомые сетью, в которых коммутация обеспечивается приёмной сетью переменного тока.

Инверторы, ведомые сетью, выполняют по схемам управляемых выпрямителей с обеспечением условий инвертирования. Рассмотрим схему двухполупериодного однофазного ведомого инвертора с нулевым выводом трансформатора ( рис. 9.11 ).

РИС.9.11

L0 осуществляет сглаживание входного тока инвертора. При полярности напряжений схемы в скобках преобразователь на тиристорах работает как выпрямитель, передовая энергию из сети переменного тока к машине постоянного тока, раб. как двигатель. Угол управления тиристорами α ( угол поочередного открытия тиристоров = ) д.б. 90º. Тогда согласно диаграмме VD1 проводит ток в « + » полупериод U2-1, а VD2 – в « - » полупериод U2-2 и среднее значение напряжения преобразователя положительно ( рис. 9.12 ).

ωt

рис. 9.12

Таким образом ток в МПТ протекает за счет энергии преобразователя и в двигательном режиме машины направлен противоположно направлению противо ЭДС Е0 машины ( полярность в скобках ). При α =90º « + » и « - » промежутки пропускания становятся равными и среднее значение напряжения преобразователя U0 = 0 ( электрическая энергия и не отдается и не потребляется ).

Для того чтобы преобразователь стал инвертором, т.е. начал работать как потребитель электрической энергии постоянного тока, преобразующий в эл. переменного тока и возвращающий в сеть, необходимо осуществить, например рекуперативное торможение ДПТ ( изменив направление тока в обмотке возбуждения и заставив вращаться якорь двигателя внешним источником механической энергии). Тогда противо ЭДС изменит направление ( полярность без скобок ) и будет постоянно по величине. Таким образом ДПТ станет генератором постоянного тока и ток i0будет протекатьв цепи под действием Е0 .

Но для того, чтобы преобразователь превратился из генератора в приемник электрической энергии, необходимо, чтобы полярность напряжения на его выводах была также противоположна полярности тока. Для этого необходимо, чтобы α >90º. Тогда согласно диаграмме ( рис. 9.13 ) среднее значение напряжения преобразователя U0 становится « - », а тиристоры под действием сохранившего величину и направление тока работают в пропускном режиме при отрицательной полярности напряжений вторичных обмоток трансформатора ( работа при полярности без скобок ).

ωt

Рис 9.13

Для открытия тиристоров достаточно кратких импульсов, подаваемых на управляющий электрод, для закрытия необходимо обеспечить приложенное обратное напряжение. Оно создается напряжением сети со стороны вторичных обмоток трансформатора ( равно сумме напряжений обеих вторичных обмоток ) при отпирании очередного тиристора ( чем и обусловлено название « ведомый сетью »). Однако это возможно только в том случае, если на аноде вновь отпираемого тиристора еще действует напряжение « + » полярности. Т.е. угол αне должен превышать значение π. Поэтому в инверторном режиме угол управления обычно отсчитывают в лево от точек π, 2π… , обозначают β = π – αи называют углом опережения открывания.

Если же очередной тиристор открывать при α = π,то условие запиранияранее работавшего тиристора не будет выполнено, он останется открытым создав короткое замыкание. Это явление называется срывом инвертирования. Также β ≥ βmin , где βmin – угол ( время ) восстановления управляющих свойств тиристора оно приблизительно равно времени действия управляющего импульса.

Среднее значение напряжения инвертора:

,где

(при α=0)

Зависимость U0 = f (α ) представляет собой регулировочную характеристику преобразователя ( рис. 9.14 ).

Принцип действия, характеристики и основные отличия однофазного мостового инвертора аналогичны рассмотренным выше и описанным в теории управляемых выпрямителей.