Структурная схема инвертора на тиристорах

В автономных инверторах, в отличии от зависимых инверторов, процесс получения искусственной коммутации тока представляет сложную задачу, решение которой достигается с помощью специальных схем.

Независимо от типа инвертора на тиристорах для коммутации последних необходимо:

- уменьшение тока тиристора до нуля;

- задержка приложения прямого напряжения на тиристор на время, требуемое для восстановления его запирающих свойств;

- увеличение прямого тока в другом тиристоре данного автономного инвертора.

Физический смысл искусственной коммутации, которую необходимо осуществить в автономных инверторах, заключается в том, что через тиристор протекает ток в обратном направлении, что приводит к уменьшению анодного тока до необходимой величины и последующего приложения отрицательного анодного напряжения на время, необходимое для восстановления тиристором запирающих свойств.

Обратный ток и напряжение на тиристорах создаются в подавляющем большинстве случаев предварительно заряженным конденсатором. Этот конденсатор называется коммутирующим.

Практические схемы коммутации тиристора с использование конденсатора представлены на рис.2

Рис.2

Схема (а) работает следующим образом. В исходном состоянии тиристор закрыт и напряжение на нагрузке R_н и конденсаторе С_к отсутствуют. Включение схемы осуществляется управляющим сигналом, подаваемом на управляющий электрод. При этом одновременно с током нагрузки I_н = через тиристор протекает ток заряда С_к .Конденсатор заряжается с указанной на рис.2 полярностью за время τ = R₁C_к. Последующим замыканием ключа S заряженный практически до напряжения источника питания конденсатор С_к подключается параллельно тиристору. Он (конденсатор) начинает разряжаться, причем ток разряда протекает через тиристор обратном направлении (в направлении противоположном анодному току). При превышении током i_c анодного тока I_н создаются условия для выключения тиристора и обесточивания нагрузки.

В схеме (б) конденсатор С_к заряжен до Е_ип. Поэтому при включении тиристора VS управляющим импульсом через него начинает протекать ток нагрузки и ток разряда С_к.

На втором полупериоде колебательной перезарядки конденсатор, когда ток i_c, направленный встречно анодному току, ток в тиристоре становится большим по значению i_а току нагрузки, тиристор выключается (t₁). Начиная с этого момента, остаточное напряжение на конденсаторе С_к действует согласно с напряжением источника питания, поэтому ток нагрузки резко увеличивается, а затем снижается по мере перезаряда конденсатора.

Окончательное прерывание тока в цепи происходит в момент времени t₃, который соответствует окончанию перезаряда конденсатора. Обратное напряжение на тиристоре поддерживается в течение времени t_с = t₂ - t₁. Это время называется схемным, так как оно обусловлено параметрами элементов схемы (емкостью ком. конденсатора С_к и индуктивностью катушки L_к).

По способу подачи коммутирующего напряжения различают тиристорные инверторы:

- с параллельной коммутацией, когда предварительно заряженный конденсатор подключается либо параллельно запираемому тиристору, либо параллельно нагрузке;

- с последовательной коммутацией, когда заряженный конденсатор подключается последовательно с нагрузкой.

Регулирование частоты инвертирования тока в тиристорные автономных инверторах достигается изменением частоты следования импульсов тока управления, подведенных к вентилям.

Рис.3