Інвертор з дроселем в первинному ланцюзі

Інвертор з дроселем в первинному ланцюзі — це автономний інвертор^[1], який пов'язаний з джерелом живлення через згладжуючий дросель, так що вентилі інвертора перемикають струм, який тече з двох напівобмоток первинного ланцюга, тим самим формуючи змінний струм на навантаженні.

Принцип роботи

Принцип роботи інвертора з дроселем в первинному ланцюзі розглянемо на схемі однофазного інвертора з нульовим виводом.

На керуючі транзистори

V T_{1}

і

V T_{2}

від системи керування

C K

надходять імпульси керування з відносним зсувом фаз в 180°. У ланцюг джерела живлення виведений дросель, індуктивність якого досить велика(у межі

L_{d} = \infty

), завдяки чому вхідний струм ідеально згладжений, а струм через транзистори має прямокутну форму. Коли відмикається транзистор

V T_{1}

починає протікати струм з першої напівобмотки

W_{1}

, на навантаженні формується вихідний струм додатної полярності, далі замикається транзистор

V T_{2}

, а транзистор

V T_{1}

розмикається, починає протікати струм з другої напівобмотки

W_{2}

, на навантаженні

Z_{н}

формується вихідний струм від'ємної полярності. При включенні транзистора

V T_{1}

, процес повторюється.

Робота однофазного інвертора на активно-ємнісне навантаження

Залежно від співвідношення величин індуктивності вхідного дроселя опору навантаження, частоти вихідної напруги і ємності конденсатора можливі три режими роботи паралельного інвертора:

вхідний струм $i_{d}$ безперервний і ідеально згладжений;
вхідний струм $i_{d}$ безперервний, але має пульсації;
вхідний струм $i_{d}$ переривчастий.

При розрахунку інвертора користуються його еквівалентною схемою заміщення, справедливої протягом напівперіоду вихідної частоти, що отримана в припущенні, що трансформатор $T_{p}$ є ідеальним, активний опір дроселя й тривалість перемикання фронтів транзисторів дорівнює 0. Якщо індуктивність дроселя нескінченно велика, то струм споживаний від джерела живлення, постійний. Для еквівалентної схеми заміщення інвертора на активно-ємнісному навантаженні, можна записати наступну систему рівнянь:

{\begin{matrix} i d_{1} = i_{н} + i_{c} = I d = c o n s t \\ i_{c} = \frac{d U_{c}}{d t} \\ i_{H} = \frac{d U_{н}}{R_{н}} \end{matrix}

(1)

Вирішуючи систему рівнянь

(1)

відносно

U_{н}

, одержуємо

(2)

$U (t)_{H} = A_{1} + A_{2} e^{\frac{t}{C R_{н}}}$ $(2)$

Для знаходження коефіцієнтів $A 1$ і $A 2$ скористаємося умовами:

напруга на навантаженні міняється за періодичним законом, внаслідок чого його значення при комутаціях рівні по величині й протилежні за знаком $U_{н} ∣_{t = 0} = - U_{н} ∣_{t} = \frac{T}{2}$ .

середнє значення напруги на дроселі в сталому режимі дорівнює нулю $\frac{2}{T} \int_{a}^{b} (U_{d} - U_{н}) = 0$ .

$A_{1} = \frac{U_{d} \frac{T}{4} (1 - e^{\frac{- T}{C R_{н}}})}{\frac{T}{4} (1 + e^{\frac{- T}{C R_{н}}}) - r_{н} C (1 - e^{\frac{- T}{C R_{н}}})}$ ;

$A_{2} = \frac{- U_{d} \frac{T}{4}}{\frac{T}{4} (1 + e^{\frac{- T}{C R_{н}}}) - r_{н} C (1 - e^{\frac{- T}{C R_{н}}})}$ ;

Підставляючи значення $A 1$ і $A 2$ в $(2)$ , одержуємо вираз для миттєвого значення напруги на навантаженні

$U_{н} (t) = \frac{U_{d} \frac{T}{4} (1 - e^{\frac{- T}{C R_{н}}}) - 2 e^{\frac{t}{C R_{н}}}}{\frac{T}{4} (1 + e^{\frac{- T}{C R_{н}}}) - r_{н} C (1 - e^{\frac{- T}{C R_{н}}})}$ ;

Напруга на навантаженні змінюється за експоненційним законом. Зі зменшенням навантаження крива струму наближається до прямокутної форми, а напруга на конденсаторі й навантаженні згідно $(1)$ — до трикутного, тому що:

$\frac{d U_{c}}{d t} = \frac{I_{d}}{C} = c o n s t$ .

Використання інвертора струму з дроселем в первинному ланцюгу та додаткова інформація

Інвертори струму з дроселем у первинному ланцюзі в основному використовують у плавильних печах, а схема з нульовим виводом^[2] має більш високу вихідну напругу, що дозволяє покращити енергетичні характеристики плавильних печей за рахунок зменшення втрат в з'єднувальних шинах і водоохолоджуючих лініях які використовуються для підключення батареї компенсуючих конденсаторів до індуктивної печі. В загальному випадку це дозволяє використовувати печі на 5-7 % ефективніше, а точніше енергія виділяється безпосередньо на нагрів. Також інвертор струму з дроселем в первинному ланцюгу використовують в плазохімії, як джерела енергії та управління розрядних джерел випромінювання, в зварювальних установках та інших електротехнологічних установках, в яких використовується електричний розряд.

Треба додати, що схема приведена у даній статті повинна працювати у режимі перекриття, тобто імпульси керування транзисторів при перемиканні повинні перекривати один одного, щоб струм який генерується в індуктивності не вивів із ладу транзистори. Загалом інвертори струму з дроселем у первинному ланцюзі повинні мати велику індуктивність для згладжування вхідного струму. Недоліком цієї схеми є моточні елементи: дросель та трансформатор, які є досить дорогими, а також габаритними та масивними.

Див. також

Примітки

Шаблон:Reflist

Література

В. С. Руденко, В. Я. Ромашко, В. Г. Морозов. Перетворювальна техніка. Частина 1: Підручник. — К.: ІСДО, 1996. — 262 с.
Горбачёв Г. Н., Чаплыгин Е.Е Промышленная электроника. — М:. Энергоатомиздат , 1988 — 320c.
Криштафович А. К., Трифонюк В. В. Основы промышленной электроники. перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1985. — 287 с.

Посилання

Шаблон:Ізольована стаття

[1] Шаблон:Cite web Шаблон:Webarchive

[2] Шаблон:Cite web

[1]

[2]

Інвертор з дроселем в первинному ланцюзі

Зміст

Принцип роботи

Робота однофазного інвертора на активно-ємнісне навантаження

Використання інвертора струму з дроселем в первинному ланцюгу та додаткова інформація

Див. також

Примітки

Література

Посилання

Навігаційне меню

Інвертор з дроселем в первинному ланцюзі

Принцип роботи

Робота однофазного інвертора на активно-ємнісне навантаження

Використання інвертора струму з дроселем в первинному ланцюгу та додаткова інформація

Див. також

Примітки

Література

Посилання

Навігаційне меню

Пошук