Однофазный автономный инвертор напряжения

Однофазный автономный инвертор напряжения (АИН) обычно строится по симметричной мостовой схеме на полностью управляемых тиристорах VT1….VT4 или транзисторных ключах (рисунок 18.4).

Рисунок 18.4 - Схема однофазного АИН

Параллельно тиристорам включены диоды VD1…VD4, которые служат для возврата энергии, накопленной в индуктивности нагрузки , обратно в источник постоянного напряжения . Источник должен позволять прохождение обратного тока; если это выпрямитель, то для обеспечения возможности протекания реактивного тока обязательно ставиться конденсатор. Наличие конденсатора является схемным признаком АИН.

Рассмотрим работу схемы по временной диаграмме (рисунок 18.5).

Рисунок 18.5 - Временная диаграмма работы АИН

Тиристоры VT1 и VT3 открываются в точке 0 при подаче тока в цепь их управляющих электродов. К нагрузке подключается источник . На интервале 1-2 ток протекает через открытые тиристоры. Путь тока на рисунке 18.4. показан сплошной линией. В точке 2 тиристоры VT1 и VT3 запираются, и открывается вторая пара тиристоров VT2 и VT4. Но ток через индуктивную нагрузку не может мгновенно изменить направление. За счет энергии, запасенной в индуктивности, на интервале 2-3 ток протекает через диоды VD2 и VD4, путь тока показан пунктирной линией. Как видно, ток втекает в положительный полюс источника , следовательно, энергия от нагрузки передается обратно в источник. В точке 3 ток меняет направление, он протекает через тиристоры VT2 и VT4. Далее процессы повторяются. Ток в цепи источника становится знакопеременным, что говорит о наличии энергообмена между источником и нагрузкой.

Выражение для определения тока в цепи нагрузки можно получить, решая дифференциальное уравнение

; (18.8)

, (18.9)

, , (18.10)

где .

Постоянную А найдем из начальных условий

, , (18.11)

. (18.12)

Максимальное значение тока нагрузки при

. (18.13)

Напряжение на выходе имеет прямоугольную форму и практически не зависит от тока, регулировать его амплитуду можно только за счет изменения эдс источника постоянного напряжения . Гармонический состав выходного напряжения определяется из разложения в ряд Фурье

…). (18.14)