Трехфазные автономные инверторы напряжения. Принципы построения. 180-и 120- градусное управление. Основные особенности.

Инверторы напряжения могут строиться как на полностью управляемых вентилях, так и на тиристорах, если их снабдить узлами коммутации, позволяющими выключать тиристоры в любой момент времени.

Автономный инвертор напряжения как преобразователь постоянного входного напряжения в переменное выходное напряжение отличается от автономного инвертора тока тем, что получает питание от источника напряжения (ЭДС) без индуктивного характера. Действительно, в соответствии с соотношением

Как видно из второго уравнения, входной ток инвертора будет импульсным (со скачком тока), что не допускает присутствия во входном источнике индуктивности. Реальные источники входного напряжения (чаще всего выпрямители), как правило, обладают индуктивностью L (если это только не аккумуляторы). Для устранения ее влияния на входе инвертора напряжения включается фильтровый конденсатор C_ф достаточной емкости, что является первой особенностью инвертора напряжения.

Вторая особенность инвертора напряжения также видна из второго уравнения (2.3.1) и связана с тем, что входной ток инвертора i_вх может принимать отрицательные значения при большом сдвиге фазы выходного тока инвертора i_вых относительно коммутационной функции (т.е. выходного напряжения). Для этого необходимо наличие двусторонней проводимости у ключей вентильного комплекта инвертора, т.е. ключи должны быть выполнены на вентилях с полным управлением (транзисторы, GTO-тиристоры), шунтированных вентилями обратного тока.

Трехфазный тиристорный инвертор (рис.4.37) напряжения. В этой схеме одновременно в любой момент времени проводят ток два вентиля – один в анодной, другой в катодной группе. Порядок включения вентилей – В₁ – В₂; В₂ – В₃; В₃ – В₄; В₄ – В₅; В₅ – В₆. Интервал проводимости каждой пары вентилей составляет , а интервал проводимости каждого вентиля . Существуют трехфазные инверторы, у которых интервал проводимости вентилей составляет p. В этом случае в схеме моста одновременно открыты три вентиля и порядок их включения следующий: В₁ – В₂ – В₃; В₂ – В₃ – В₄; В₃ – В₄ – В₅; В₄ – В₅ – В₆; В₅ – В₆ – В₁¼ для реализации такого алгоритма включения необходимы либо полностью управляемые вентили, либо специальные коммутирующие узлы, отличные от рис.4.37.

Таким образом, рассматривая переменный ток как периодически реверсируемый постоянный ток, приходим к выводу, что схемы однофазных инверторов напряжения повторяют схемы реверсивных (по напряжению и току) преобразователей постоянного напряжения в постоянное (см. рис. 1.1.5,б, 1.1.6). Форма выходного напряжения инвертора определяется в соответствии с соотношением (2.3.1) видом коммутационной функции вентильного коммутатора . Основные виды этих функций, формирующие прямоугольное выходное напряжение инвертора по «гладкой составляющей», показанной пунктиром, приведены на рис. 2.3.3.

Под гладкой составляющей периодической импульсной функции в силовой электронике принято понимать функцию, образованную непрерывной аппроксимацией средних значений (на интервале такта Т_т коммутаций в преобразователе) мгновенной кривой напряжения или тока. Тогда гладкая составляющая первой коммутационной функции на рис. 2.3.3 есть не регулируемый прямоугольник, а второй и третьей коммутационных функций – регулируемое по величине прямоугольное напряжение (за счет широтногои широтно-импульсного регулирования соответственно). Последний способ формирования кривой выходного напряжения, называемый «120⁰ управлением» в отличие от предшествующего рассмотренного «180⁰ управления», используется для исключения гармоник, кратных трем, особенно не благоприятных для такой типовой нагрузки инвертора, как асинхронные двигатели.

В инверторах со 180-градусным интервалом проводимости, в отличие от 120-градусного, форма кривой выходного напряжения не зависит от параметров нагрузки, а также лучше использование вентилей по току.