Однофазный автономный инвертор напряжения

рис.15

Работа

1. Интервал времени 0<t<t₁

На пару ключей VS_1-4 от СУ подаются управляющие сигналы. Они открываются и входной ток i_вх будет иметь путь: «+», VS1, R_н, L_н, VS4, «-». Проходя по нагрузке в ней выделится напряжение:

Часть входного тока ответвится и зарядит C_к.

2. Интервал времени t₁<t<t₂

В этот период времени выдерживается «пауза».Она предназначена для предотвращения возникновения сквозного тока.

Сквозной ток возникает, когда отработавшая пара ключей (например, VS_1-4) еще не успела закрыться, а другая пара ключей (VS_2-3) уже открылась, тогда на встречу I_A-основному току будет направлен I_вх, что приведет к несомненному пробою ключей VS1, VS4/

Время паузы t₁, t₂ зависит от скорости переключения ключа.

3. Интервал времени 0<t<t₃

На противоположную пару ключей VS_2-3 от СУ подаются сигналы отпирания. Они открываются и i_вх будет иметь путь как показано на рис.15

Т.к. ток прошел в обратном направлении, то напряжение на нагрузке будет отрицательной.

Как только VS_2-3 открылись, для C_к появился путь (контур) для разрядки.

VS3 уже открылся, а VS1 еще не успел закрыться, хотя напряжение с управляющего электрода снято.

Ток действует до тех пор пока . Как только они сравняются, общий ток станет равен0.

Вывод

При описанной работе выходное напряжение инвертора имеет прямоугольную форму.

Такая форма напряжения не приемлема для питания электродвигателей.

Любое периодическое напряжение, разложенное в ряд Фурье(Тэйлора) представляет собой набор гармоник:

Спектральная диаграмма:

Сумма всех гармоник дает исходный сигнал.

Т.к. подается напряжение прямоугольной формы, поэтому обороты будут неравномерными и токи разных гармоник направлены в разные стороны, т.е.будут перегревать двигатель, и напряжение будет как показано на рис.16

рис.16

Поэтому все современные схемы автономных инверторов имеют управление с так называемой ШИМ-модуляцией.

Существует и ЧИМ-модуляция, тогда в течении каждого из полупериодов пара ключей (VS1, VS4) открываются на один и тот же интервал времени t_имп.,но с разной скважностью.

Скважность-расстояние между импульсами.

Среднее значение каждого из импульсов за его период

По виду модулированное напряжение напоминает синусоиду. Если число импульсов за период увеличить, то мы получим напряжение по форме напоминающее синусоиду.