Л а б о р а т о р н а я р а б о т а №2
Цель работы: ознакомление с классификацией и принципом действия основных типов автономных инверторов, изучение их свойств и особенностей.
Инверторы - это устройства, преобразующие энергию постоянного тока в энергию переменного тока с заданной частотой, амплитудой и формой выходного напряжения. В соответствии с видом нагрузки инверторы разделяются на ведомые сетью и автономные.
В первом случае нагрузкой инвертора является сеть, во втором - автономное (независимое от сети) устройство. Ведомые инверторы выполняются по тем же схемам, что и управляемые выпрямители, но выполняют обратную функцию. Основное применение ведомых инверторов - рекуперация энергии машины постоянного тока при переводе ее в генераторный режим. Область применения автономных инверторов более широкая. Они могут использоваться в качестве источника питания асинхронных и синхронных двигателей, в электротермии, в качестве источников гарантированного питания для особо ответственных потребителей (электросвязь, вычислительная техника), как составная часть преобразователей частоты, преобразователей постоянного напряжения одной величины в постоянное напряжение другой величины и т.д.
Основными элементами, периодически изменяющими полярность подводимого к нагрузке напряжения, являются электронные ключи, в качестве которых наиболее часто применяются незапираемые (однооперационные) тиристоры. Для того, чтобы обеспечить запирание ключа в нужные моменты времени, используют дополнительные узлы принудительной коммутации, содержащие, как правило, конденсатор. В узлы принудительной коммутации могут входить также дроссели, диоды, тиристоры, транзисторы. Коммутирующие цепочки могут подключаться с силовыми тиристорами и нагрузкой параллельно либо последовательно. По этому признаку автономные инверторы подразделяются на параллельные и последователь-ные. В некоторых случаях коммутирующий конденсатор и дроссель помимо своей основной функции выполняют ещё и функцию фильтра высших гармоник, приближая тем самым форму выходного напряжения либо тока к синусоидальной.
В зависимости от режима работы источника питания автономные инверторы подразделяют на инверторы тока (АИТ) и инверторы напряжения (АИН). Характерной особенностью АИН, питающегося от источника со значительный внутренним сопротивлением (выпрямитель, солнечная батарея, щелочной аккумулятор и т. д.) является наличие на входе инвертора конденсатора большой емкости. Инверторы напряжения формируют требуемую форму выходного напряжения, а форма тока зависит от параметров нагрузки. Источник питания АИТ, напротив, должен обладать бесконечно большим сопротивлением переменному току, для чего на входе инвертора включается дроссель с большой индуктивностью. Инверторы тока формируют близкую к синусоидальной форму тока, а форма напряжения зависит от параметров нагрузки. Разделение инверторов на АИН и АИТ условно, поскольку предполагает в первом случае наличие емкости С = ∞, а во втором – L = ∞. Реальные установки обладают в большей либо меньшей степени признаками обоих типов.
Промежуточное положение между АИТ и АИН занимают резонансные инверторы (АИР), формирующие на выходе примерно одинаковую (близкую к синусоиде) форму напряжения и тока.
Схема однофазного мостового инвертора напряжения, работающего на активно-индуктивную нагрузку, и временные диаграммы его работы приведены на рис. 2.1. Для упрощения на схеме не изображены цепи принудительной коммутации тиристоров.
Силовая часть АИН содержит тиристорный мост VS1¸VS4, к диагонали которого подключена нагрузка. Кривая выходного напряжения формируется путем поочередного отпирания накрест лежащих тиристоров. Необходимыми элементами в случае активно-индуктивного характера нагрузки являются обратные диоды VД1¸VД4 , включенные встречно-параллельно тиристорам. Диоды обеспечивают возврат запасенной в индуктивности нагрузки электромагнитной энергии в моменты переключений тиристорных групп VS1, VS4-VS2, VS3 к источнику питания.
Пусть в моменты времени tо – t1 открыты тиристоры VS1и VS4. При этом ток в цепи нагрузки возрастает по экспоненте с постоянной времени t = Lн / Rн. В момент времени t1
запираются тиристоры VS1, VS4, и через некоторый промежуток времени, необходимый для восстановления запирающих свойств тиристоров, открываются тиристоры VS2, VS3.
Вследствие ЭДС самоиндукции полярность напряжения нагрузки меняется на противоположную, а ток нагрузки сохраняет прежнее направление. Поскольку тиристоры
VS 2, VS3 не могут проводить ток в обратном направлении, возврат в цепь источника питания накопленной индуктивностью энергии осуществляют в промежутке времени t1 – t 2обратные диоды VД2,VД3.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
