promel (Электроника учебник), страница 111

Важной особенностью АИР (по сравнению с АИТ и АИН) является его работоспособность в режиме короткого замыкания нагрузки. Векторная диаграмма АИР а режиме короткого замыкания приведена на рис. 8А8, где Етс = (тс = т' мЕ = 1 мС Ток инвертора 1„= (тяттс' при этом ограничивается суммарным активным сопротивлением обмотки дросселя Е, подводящих проводов, падением напряжения на вентилях н может оказаться чрезмерно болып им. При отключении нагрузки (режим холостого хода) работа инвертора невозможна, так как при этом прекращается формирование «ризой выходного напряжения (тока). Для обеспечения работоспособности инвертора при отключении нагрузки к его выходу иногда подключается балластный резистор с небольшим потреблением мощности.

Способ компенсации реактивности нагрузки В некоторых случаях применения АИР нагрузка обладает большой ивдуктивностью Е„(например, индуктор электротермической 460 установки). Из-за малого соз~р„= )4„1)' (м1.в)в + Я„возникают трудности оптимального использования тиристоров инвертора по току и напряжению для получения требуемых мощности и напряжения нагрузки. Задачу решают подключением параллельно нагрузке конденсатора С„,р (рис.

8А7), настроенного в резонанс с 1,и. Помимо указанного параллельно включенный конденсатор вызывает приближение к синусоиде кривой напряжения и . Таким образом, выходная цепь инвертора оказывается состав- леннон из двух резонансных контуров, настроенных на одну и ту же частоту м = юа. Один из колебательных контуров является последовательным (1. — С), а другой (1, гтв С р) — параллельным. Для параллельного колебательного контура дейст- 1н 1, дар Рис.

8.47. Схема АИР с компенсируюпГим конденсатором, подключаемым параллельно нагрузке Рис. 8.48. Вектор. иая диаграмма для схемы иивертора, приведенной на рис. 8.47 вительна векторная диаграмма, приведенная на рис. 8.48. В последовательном колебательном контуре при резонансе напряжения и"', = иь и находятся в противофазе, в связи с чем к параллельному колебательному контур у и нагрузке прикладывается напряжение ии = ижп. В параллельном же колебательном контуре при резонансе наблюдается равенство реактивных составляющих токов 1 „„, == 1„, в связи с чем ток инвертора будет определяться активной составляющей тока нагрузки 1„= 1„, = 1исозгри, а ток нагрузки 1 ап) в у~("'~н) + я~ Сравнение полученных соотношений с выражениями (8А4), (8А5) показывает, что введение компенсации позволяет уменьшить ток инвертора 1 и соответственно токи тиристоров, а питание схемы осуществить более высоким напряжением, что, в свою очередь„благоприятно сказывается на к. п.

д. преобразователя. Таким образом, по достигаемому эффекту рассмотренныв способ компенсации имеет аналогию с использованием понижающего трансформатора для питания низкоомных нагрузок переменного тока. й 8.9. АИР С ОБРАТНЫМИ ДИОДАМИ В рассмотренной ранее схеме АИР условия для запирания про. водивших тиристоров создаются на этапах токовых пауз в кривои )и((). С увеличением частоты относительная продолжительность то. ковых пауз возрастает и они занимают значительную часть периода кривой с„((). С ростом частоты мощность, отдаваемая в нагрузку, уменьшается, а форма кривой с„(с) сусцественно отличается отсинусоиды.

)где Т Для улучшения показателей ин- а) г вертора при переходе в область по- ~Тхг вышенных частот (от 2 — 3 до 5 — Те !О кГц) исходную схему инвертора с, (см. рис. 8.40) дополняют обратными х) ! ! ! гг диодами. Схема АИР с обратными г, гс! гг! е !гете га'т диодами приведена на рис. 8.49. ! ! ! ! ! Дроссель 1., как и в схеме рис. 8.47, и, ! ! вводят при малой всличипе ).н (когда конденсатор С„,р может отсутст- Ю вовать) или при большой величине Е„, когда компенсирующий конденсатор С„р используется.

с г44 г) ,а с', ! !! !! ! ! )(г,д) 44 ! ! ! ! !/~! ! ! ! и ! !! !! ! ! г су е) 0 Рис. 8.49. Схема АИР с обрат- ными диодами Рис. 8.50. Временнйе диаграммы, нллюстрвруюатне продессы в схеме рис, 8.49 в режиме прерывистого тока нагруаки 482 Особенность процессов, протекающих в схеме, заключается в том, что каждый такт отпирания накрест расположенных тиристоров сопровождается формированием двух полуволн кривой тока нагрузки. Первая полуволна обусловливается колебательным характером процесса перезаряда конденсатора от источнсика питания через откр4стме тиристоры, а вторая — процессом обратного перезаряда конденсатора через шунтирующие их обратные диоды.

За время формирования второй полуволпы тока нагрузки создаются условия для восстано вления запирающих свойств проводивших тиристоров: к тиристорам прикладывается обратное напряжение, равное падению напряжения на обратных диодах от протекания через них тока перезаряжающегося конденсатора (тока нагрузки). В инверторе возмох:ны два режима работы: прерывистого тока нагрузки и непрерывного тока. Режиму прерывистого тока отвечает соотношение частот ев) 2ы, тле ыв = 233~Те — собственнаЯ РезоНаиСНая ЧаСтОта ВЫХОдНОй ЦЕПИ, а 33 =- 2и(Т вЂ” ЗЫХОдиая ЧаСтата инвертора.

Временные диаграммы, характеризующие процессы в инверторе в р е ж и м е п р е р ы в и с т о г о т о к а н а г р у зк и, приведены нз рис. 8.50. С отпиранием в момент времени 13 тир«сторов Т„Т„(рис. 8.49, 8.50, а, б) создается контур колебательного перезар яда конденсатора С в цепи с источником питания, нагрузкой Я„и дросселем Е. В этой цепи на интервале 13 — 1, формируется полуволна тока (рис.

8.50, б). К моменту времени г, ток гв и токи тиристоров Т,, Т, (рис. 8.50, г) уменьшаются до нуля. За счет наличия в цепи перезаряда источника питания напряжение на конденсаторе в момент времени 13 (рис. 8.50, е) превышает напряжение Е (полярность напряжения на конденсаторе указана на рис. 8.49 без скобок). Вследствие этого с момента времени ~, наступает второй полупериод колебательного (обратного) перезаряда конденсатора по цепи с диодами Д,, Д,, Процесс продолжается на интервале ~3 — 13 (рис. 8.50, б), в течение которого энергия, накопленная в конденсаторе, отдается в цепь источника питания и нагрузки. К тиристорам Тв, Т, (рис. 8.50, е) прикладывается обратное напряжение, равное падению напряжения на диодах Дв, Дв (0,8 — 1,2 В) от протекания через ~г, г них тока нагрузки (рис.

8.50, д). К мо- а) менту времени ~3 ток г„уменьшается до (Ъ нуля, диоды Д,, Д, запираются, На- пряжение на конденсаторе снижается до уровня ие( Е (рис. 8.50, е) и остается неизменным до отпирания очередной пары тиристоров. На интервале 13 13 ток 3„= 0 (рис. 8.50, б) и к тиристорам Т„Т, прикладывается напряжение в прямом направлении, равное полуразности напряжений источника питания и конденсатора (рис. 8.50, е). В момент времени ( отпираются тиристоры Т3 и Т, и происходят аналогичные процессы перезаряда конденсатора: ца интервале Гв 1 — с проводящими тиристорами Т, и Т,, иа интервале 13 — 13 — С ПРОВОДЯЩИМИ ДИОДамИ Д, И Д,. При этом к тиристорам Т„Т, прикладывается в прямом направлении напряжение Е. В последующем процессы в схеме повторяются.

Временные диаграммы, характеризующие процессы в инверторе в р ежиме непрерывного тока л и „'333 е а еу и Рнс. В.ВК Временнйе лнвгрвм. мы, иллюстрирующие процессы в скеме рнс. В.49 в режиме непрерывного тока нвгрувкн А 1 й 8.!О.

АИР С УЛВОЕНИЕМ ЧАСТОТЫ Ограничение в использовании резонансных инверторов по частоте обусловлено увеличением мощности потерь в тиристорах при их переключениях, а также конечным временем выключения тиристоров. Одним из эффективных путей повышения рабочей частоты является работа инвертора в режиме, пРи котоРом частоте уг переключения тиристоров соответствует частота ) = 21'г тока нагрузки. Такой режим работы характерен для АИР с удвоением частоты.

Схема инвертора с удвоением частоты приведена на рис. 8.52, гх В нее входит инверторный мост на тиристорах Тг — Т, и диодах Дгд4 с конденсатором С и дросселем Б, включенными в диагонали моста. Активно-индуктивная нагрузка я, подключена параллельно другой диагонали инверторного моста через разделительный конденсатор Си. Емкости конденсаторов С Ср равны (хотя иногда принимают С) Си). В цепи постоянного тока инвертора расположен сгла живающий дроссель Ьн, индуктив ность которого превышает индук цн 1)Гн лн ! а1 г', с' ггг' дгг 4 'т 'хи гин г1 и ~~~ни( Ыг и Нг' и гн е~ П Рис.

8.82. Схема АИР с удвосиисм частоты (а) и его времеинйе диаграммы (б — и) н а г р у з к и, приведены на рис. 8.51, а — е. Режиму непре. рывного тока соответствует соотношение собственной резонанс. ной частоты выходной цепи и частоты следования управлял,. щих импульсов, при котором ыс< 2ы или Т,'- Т12.