В промишлената практика (електротранспорта, електро-задвижването, електротермията) се налага не само преобразуването на променливия ток в постоянен, но и обратното – преобразуването на постоянния ток в променлив

Разработил:

Група:32
Проверил: ……………………

/ доц. Цв. Григорова /

В промишлената практика (електротранспорта, електро-задвижването, електротермията) се налага не само преобразуването на променливия ток в постоянен, но и обратното – преобразуването на постоянния ток в променлив. Разликата в енергетичния режим на процеса на инвертиране в сравнение с изправителния режим се проявява в това, че електрическата мощност се предава в посока от постояннотоковия източник към променливотоковата верига. Устройствата, с помощта на които се преобразува постоянния ток в променлив се наричат инвертори.

Поради необходимостта от преобразуване на големи мощности (10⁶ – 10⁷W) инверторите се конструират най-често на базата на управляеми полупроводникови вентили – тиристори. Допустимия ток и напрежение на произвежданите в момента тиристори удовлетворяват изискванията в целия диапазон на инвертираните мощности при запазване на висок КПД. Използването на тиристори, а не на мощни неуправляеми вентили – диоди се налага поради факта, че напрежението, което захранва анодите им (т.е. напрежението, което трябва да се инвертира) е постоянно. Анодното напрежение приложено върху тиристорите през непровеждащата част от периода, е положително. Ето защо инвертирането може да се осъществи само с помощта на управляеми вентили, които са в състояние да остават запушени и при прилагане на големи положителни анодни напрежения..

Основна особеност на всички непълно управляеми прибори (тиристори, тиратрони и др.) е, че комутацията на тока от един вентил към друг се извършва изкуствено под влияние на някакъв външен фактор. В зависимост от начина, по който се извършва изкуствената комутация, инверторите се делят на две основни групи:

За направата на инвертори се използват силови полупроводникови упрамляеми елементи-тиристори и транзистори.Най – лесно се реализират НИ с управляеми елементи с пълно управление, каквито са двуоперационните тиристори и силовите транзистори.При използването на еднооперационни тиристори се използват комутиращи вериги.

Според начина на протичане на електромагнитните процеси НИ се разделят на три основни групи:

» Независими инвертори на напрежение НИН, при които променливото товарно напрежение се получава с правоъгълна форма, а товарния ток зависи от характера и големината на товара.

» Независими инвиртори на ток НИТ, при които променливия ток се получава с правоъгълна форма, а товарния ток зависи от характера и големината на товара.

» Независи резонансни инвертори НРИ, при които товарният ток и токът през тиристорите се получава с форма, близка до синусоидната.

- захранване на променливотокови консуматори в устройства, където единствени източници на електрическа енергия са акумулаторните батерии.

- резервно захранване на променливотокови консуматори до ликвидиране на възникнали аварии в захранващата променливотокова мрежа.

- захранване на различни ехнологични уредби, които използвот повишени честоти.

- управление на ел двигатели в автоматизираното електрозадвижване

- електротранспорта, където намират широко приложение зависимите инвертори в електрическата тяга, както и независимите инвертори – за управление на асинхронни двигатели и за захранване на луменисцентното осветление на вагоните.

- преобразуване на слънчевата енергия в електрическата

Независими инвиртори на ток са едни от най- разпространените, използват се за създаване на променливи тосове и напрежения с честоти от порядъка на 500 – 1000 Hz. При инверторите на ток през тиристорите и товара протича ток с правоъгълна форма, поради което постояннотоковия захранващ източник работи в режим на генератор на ток.За целта вэв входната верига се вклъчва дросел с голяма индуктивност, който играе ролята на филтэр за висшите хармоници.

Схемата на еднофазен мостов независими инвиртори на ток

В нея влизат инверторният мост, съставен от тиристорите VS1-VS4, в диагонала на който е включен активно-инддуктивен товар, а паралелно на товара – кондензатора С.Във веригата на постоянен ток е включен дроселът Ld с достатъчно голяма индуктивност.

Времедиаграми:

/фиг.2/
По външна конфигурация те приличат на съответните токоизправители - със средна точка и мостов. Разликата се състои в това, че постояннотоковото захранване на инверторите е на мястото на товара в токоизправителите, а товарът е на мястото на мрежовото захранване на ТИ. Характерно за тези инвертори е включването във веригата на захранване на дросел с голяма индуктивност LR, с което се осъществява източник на ток.

На първите две графики са показани управляващите импулси.на тиристорите и . Вижда се, че те се подават през полупериод. На третата и четвъртата графика са показани токовете през тиристорите и . Те имат една и съща форма, но протичат през различни полупериоди. Чисто правоъгълната форма на токовете съответствува на идеално изгладен входен ток на инвертора и идеални ключови свойства на тиристорите.

На петата графика е показан токът през- кондензатора, който за един полупериод има експоненциална форма.

На фиг.2 е и ж са показани съответно напрежението върху товарното съпротивление и върху тиристора .
Кривата на изходното напрежение се формира при пириодиично презареждане на кондензатора във веригата, образувана от захранващия източник Ud и дросела Ld при последователно отпушване на диагонално разположените тиристори на моста.Кондензатора С осигурява запушването на провеждалата двойка тиристори при отпушването на другата двойка.

Кривата на променливото напрежение върху товара се състои от участъци, съответстващи на всеки такт на презареждане на кондензатора. Токът Id консумиран от самия източник е с много малки пулсации.Този ток протича послидоватилно през тиристорите VS1, VS3 иVS2, VS4.При анализа на процесите на инвертора на ток, работещ на активно-индуктивен товар, обикновено се използва методът на първия хармоник, тъй като изходното напрежение е с форма близка до синусоидата.Входната индуктивност се приема за достатъчно голяма, при което вх ток се получава изгладен, а кривите на инверторния ток и на тока през тиристорите са с правоъгълна форма.