Принцип работы однофазного инвертора напряжения

Однофазная мостовая схема транзисторного автономного инвертора напряжения, являющаяся одной из самых распространенных схем такого типа, удобна для первоначального изучения принципа действия инверторов напряжения, особенностей структуры схем и электромагнитных процессов в них. Схема однофазного мостового транзисторного инвертора напряжения показана на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Схема однофазного мостового транзисторного инвертора напряжения

однофазный трансформатор инвертор силовой

Рассмотрим работу схемы инвертора при симметричном управлении, то есть при условии, что транзисторы VT1, VT2 включаются одновременно и находятся во включенном состоянии 180 градусов по частоте выходного напряжения, а транзисторы VT3, VT4 тоже включаются одновременно, но со сдвигом по фазе на 180 градусов по отношению к первой паре транзисторов.

Временные развертки электромагнитных процессов в схеме показаны на рис. 1.2. При включении транзисторов VT1, VT2 точка b схемы подключается к положительному зажиму источника питания, а точка a к отрицательному. При этом в нагрузке нарастает ток i2 в направлении, указанном на схеме, причем эдс самоиндукции в этом случае препятствует увеличению тока в контуре. В момент θ = π транзисторы VT1, VT2 выключаются и контур тока нагрузки размыкается. Однако, благодаря энергии запасенной в индуктивности нагрузки, ток нагрузки поддерживается за счет ЭДС самоиндукции, при этом знак этой ЭДС меняется на обратную, что приводит к включению диодов VD3, VD4. При включении диода VD3 точка a схемы подключается к положительному зажиму источника питания, а точка b - к отрицательному. Таким образом, полярность напряжения на нагрузке меняется на обратную, независимо от того, включены ли транзисторы VT3, VT4 или нет. На этом интервале ток нагрузки протекает от индуктивности нагрузки через диод VD3, через источник Ed в обратном направлении и через диод VD4 в нагрузку. При этом обеспечивается сброс энергии, запасенной в индуктивности нагрузки, обратно в источник питания. Поэтому диоды, включенные в схеме инвертора параллельно силовым транзисторам, называются обратными диодами. Для нормальной работы схемы необходимо, чтобы к моменту спада тока нагрузки до нуля, транзисторы VT3, VT4 были включены, что обеспечивает повторение всех процессов с другой полярностью тока. На рис. 1.2 (а) обозначены интервалы проводимости силовых полупроводниковых приборов:

λ1 - интервал проводимости диодов VD1. VD2;

λ2- интервал проводимости транзисторов VT1, VT2;

λ3- интервал проводимости диодов VD3, VD4;

λ4- интервал проводимости транзисторов VT3, VT4.

Рис. 1.2 Развертки процессов в однофазной мостовой схеме инвертора напряжения

На рис. 1.2 (б) представлена кривая входного тока инвертора, которая показывает, что в течение первой полуволны выходного напряжения кривая входного тока совпадает с кривой тока нагрузки, в момент изменения полярности выходного напряжения кривая входного тока претерпевает разрыв и в течение второй полуволны выходного напряжения кривая входного тока повторяет кривую тока нагрузки, но с обратной полярностью. Среднее значение входного тока Id определяет активную мощность, отбираемую от источника питания. Разрывный характер кривой входного тока инвертора предъявляет жесткие требования к выходному сопротивлению источника питания, особенно в области высоких частот. Поэтому в реальных схемах на входе АИН устанавливается ёмкостный фильтр, который на рис. 1.1 показан пунктиром. На рис. 1.2 (в, г, д) показаны кривые напряжения между коллектором и эмиттером транзистора VT1, тока транзистора VT1 и тока обратного диода VD1, соответственно. После окончания процессов коммутации эти напряжения равны напряжению источника питания Ukm = Ubm = Ed.

Интересное из раздела

Проектирование генератора гармонических колебаний
Генераторы гармонических колебаний представляют собой электронные устройства, формирующие на своем выходе периодические гармонические колебания при отсутств ...

Шлюз ZigBee и GPRS
Беспроводные сенсорные сети получили большое развитие в последнее время. Такие сети, состоящие из множества миниатюрных узлов, оснащенных маломощным приемо- ...

Цифровая система автоматического управления
Необходимо спроектировать цифровую систему автоматического управления (ЦСАУ). Система должна принимать сигнал из датчика, который находит в диапазоне 0…24В. Задаю ...