Основное отличие классических схем параллельного и последовательного инверторов заключается в способе включения коммутирующего конденсатора C1 по отношению к сопротивлению нагрузки.
 |
Две базисные схемы последовательных инверторов изображены на рис. 3-6 (цепь, показанная штриховой линией, отсутствует). Они отличаются друг от друга тем, что в первой напряжение на конденсаторе Сx имеет постоянную составляющую Е0/2, тогда как во второй, симметричной, схеме постоянная составляющая отсутствует (Е'0 — E0/2). Рассмотрим принцип действия последовательного инвертора на примере симметричной схемы. |
Рис. 3-6. Схемы последовательных инверторов
При включении тиристора Т1 конденсатор С1 заряжается от верхнего источника питания напряжением Е'0 через цепь L1, zн образующую с этим конденсатором колебательный контур.
В следующий полупериод работы последовательного инвертора открывается тиристор Т2 и конденсатор С, перезаряжается через цепь, включающую в себя катушку индуктивности L2, нижний источник питания и нагрузку zн. В результате через zн течет знакопеременный ток.
Выключение проводящего тиристора осуществляется различными способами в зависимости от соотношения генерируемой частоты ƒ, равной частоте повторения управляющих импульсов тиристоров, и собственной частоты ƒ0 цепи L1, С1,zн (L2, С1, zн).
 |
В случае ƒ0>ƒ, для которого временные диаграммы токов и напряжений приведены на рис. 3-7, ток ia1, начинает протекать через тиристор T1 в момент t1, течет в течение времени, меньшего половины периода частоты ƒ, и вследствие униполярной проводимости тиристора прекращается в момент t2 достижения им в процессе колебаний нулевого значения. С этого момента до момента t3 включения тиристора Т2, когда через него начинает протекать ток ia2, оба тиристора не проводят ток и к аноду тиристора T1 прикладывается запирающее его отрицательное напряжение конденсатора uс за вычетом напряжения верхнего источника питания Е0/2. |
Рис. 3-7. Диаграммы токов и напряжении для последовательного инвертора при ƒ0>ƒ
После включения тиристора Т2 происходит перезаряд конденсатора. В течение времени t4—t2 на аноде тиристора Т1 сохраняется отрицательное напряжение ua1, и за это время тиристор должен выключиться, т. е. номинальное время выключения тиристора должно удовлетворять неравенству tв.ном<t4—t2.
Такой режим работы — при ƒ0>ƒ — называют режимом естественной коммутации тиристором, поскольку тиристоры выключаются естественным путем вследствие изменения токов и напряжений тиристоров, определяемых параметрами схемы.
При ƒ>ƒ0 необходима искусственная принудительная коммутация тиристоров. Для ее осуществления следует обеспечить индуктивную связь между коммутирующими дросселями L1 и L2.
Благодаря индуктивно-связанным коммутирующим дросселям происходит переключение тиристоров, несмотря на то, что к моменту открывания одного из них ток через другой продолжает протекать.
В момент включения одного из тиристоров на аноде второго возникает обратное напряжение, индуктированное в последовательно соединенном с ним коммутирующем дросселе со стороны магнитно-связанного с ним другого дросселя, через который протекает изменяющийся ток открытого тиристора.
Второй тиристор запирается (отключается) этим индуктированным напряжением, несмотря на то, что к этому моменту ток через него еще протекал.
Из условия сохранения неизменным магнитного потока в общем сердечнике связанных дросселей ток в тиристоре в момент включения скачком возрастает до значения тока, протекающего через другой тиристор в момент отключения.
На рис. 3-8 приведены формы токов обоих тиристоров (iа1, ia2), напряжения на конденсаторе uс и на аноде одного из тиристоров ua1.
 |
Как видим, токи тиристоров последовательного инвертора в
режиме принудительной коммутации по форме близки к прямоугольным, как и в
схеме параллельного инвертора с большой индуктивностью анодного дросселя.
Такой инвертор имеет рассмотренные ранее недостатки параллельного инвертора с большой индуктивностью дросселя La (из-за прямоугольной формы крутизна нарастания тока через тиристоры оказывается большой, что ограничивает амплитуду тока через них и снижает получаемую от инвертора мощность). |
Рис. 3-8. Диаграммы токов и напряжении для последовательного инвертора при ƒ0>ƒ
Поскольку индуктивности дросселей L1, L2 должны быть достаточно велики, габариты последних мало отличаются от габаритов трансформатора в параллельном инверторе (см. рис. 3-1).
Преимущества последовательного инвертора проявляются в режиме естественной коммутации тиристоров, когда индуктивности L2 достаточно малы и не связаны между собой.
Контуры L1, C1, zн и L2, C1, zн не должны быть апериодическими, иначе ток тиристоров не будет изменять своего направления и процесс естественной коммутации станет невозможен.
