Инверторы.. Групповое соединение полупроводниковых приборов.

Инверторы.

Преобразователь с тиристорами может работать в выпрямительном и инверторном режимах. Как уже отмечалось, выпрямительным режимом называют такой режим, когда электрическая мощность передается из цепи переменного тока в цепь постоянного тока. При инверторном режиме, наоборот, мощность передается из цепи постоянного тока в цепь переменного тока. На железных дорогах используются два вида инверторов:

1) автономные инверторы для построения электрической передачи мощности локомотивов с приводов переменного тока;

2) неавтономные инверторы, или ведомые сетью, для преобразования энергии при рекуперативном торможении электровоза.

Автономные инверторы – это преобразователи постоянного тока в переменный однофазный или многофазный ток, коммутация тока в которых осуществляется независимо от процессов во внешних электрических цепях. Независимая коммутация обеспечивается дополнительными коммутирующими устройствами внутри самого преобразователя. На выходе такого преобразователя можно получать переменный ток теоретически любой частоты и напряжения и плавно регулировать его от нуля до максимального значения. Благодаря этому свойству автономные инверторы находят все более широкое применение в регулируемых электроприводах с асинхронными электродвигателями. Процессы переключения тока в автономных инверторах зависят от способа принудительной коммутации тока, особенностей электрической схемы, параметров источника питания и нагрузки. Полная коммутация с переключением тока из одной ветви схемы в другую в автономных инверторах происходит за несколько этапов, важнейшими из которых являются: - уменьшение прямого тока в одном из тиристоров до нуля; - задержка подачи прямого напряжения на этот тиристор до полного восстановления его запирающей способности; - нарастание прямого тока во втором тиристоре. Эти события могут наступать одновременно или последовательно. Создание средств для осуществления надежной коммутации обычно является одной из наиболее трудных проблем при проектировании автономных инверторов. Принципиально эти средства можно разделить на два класса. К первому классу можно отнести обычные, не полностью управляемые тиристоры, дополненные специальными узлами принудительной коммутации, например, в виде предварительно заряженных конденсаторов и вспомогательных тиристоров. Второй класс составляют запираемые тиристоры и силовые транзисторы, которые закрываются специальными импульсами управления. Инверторы, ведомые сетью, используются для передачи избыточной энергии потребителей в сеть переменного тока частотой 50 Гц, в частности, при рекуперативном торможении электровозов. Ведомые инверторы выполняются по тем же схемам, что и управляемые выпрямители. Управление режимом работы инвертора должно быть таким, чтобы обеспечивалась коммутация тиристоров под действием сети. Необходимым условием работы инвертора является подача на его вход напряжения постоянного тока.

Рис. Схема однофазного инвертора напряжения (а) и графики изменения напряжений и токов (б).

Групповое соединение полупроводниковых приборов.

Последовательное и параллельное соединение полупроводниковых приборов, применяемое для увеличения допустимых значений тока и напряжения в одной ветви мощного преобразователя, называется групповым соединением. Групповое соединение иногда применяется также для повышения надежности преобразователей, чтобы выход из строя отдельного прибора не нарушал работы всей установки. Из-за технологического разброса вольтамперной характеристики при параллельном соединении отдельные полупроводниковые приборы перегружаются по току, а при последовательном – по напряжению. При групповом соединении тиристоров условия работы еще более ухудшаются из-за разброса временных характеристик. В динамических режимах приложения прямого напряжения при последовательном соединении тиристор с меньшим временем восстановления может оказаться под воздействием полного напряжения цепи и самопроизвольно включаться. При параллельном соединении тиристор, имеющий меньшее время включения, воспринимает весь ток главной цепи и может выйти из строя по причине теплового пробоя. Для обеспечения надежной работы силовых полупроводниковых приборов при их групповом соединении должны применяться меры для равномерного распределения тока при параллельном и напряжения при последовательных соединениях.