Инверторы, преобразователи напряжения и частоты

Инвертированием называют процесс обратный выпрямлению, т. е. получение переменного тока из постоянного. Инверторы подразделяются на ведомые сетью и автономные. Первые служат для передачи энергии в сеть с переменным током заданной частоты, а последние — для питания автономных приемников или сетей, и частота преобразования в них задается системой управления инвертором.

Инверторы, ведомые сетью. Если в схеме на рис. 127, б вместо нагрузки установить аккумулятор (Е) и индуктивность (L), включить их, как показано на рис.127, в, то аккумулятор сможет питать через трансформатор внешнюю цепь переменного напряжения.

Процесс переключения тиристоров аналогичен процессу переключения в выпрямителе. Например, примем, что к моменту времени t = 0 тиристор VS2 был открыт, а тиристор VS1 — закрыт. Переключения тиристоров задаются двумя последовательными импульсами управления с периодом повторения Т, сдвинутыми на половину периода. Первый импульс управления Uy1 открывает тиристор VS1, т.е. напряжение между его катодом и анодом становится равным

Рис. 127. Электрические схемы выпрямителей, управляемых тиристорами:

а — двухполупериодная; б — с сглаживающим фильтром;

в — используемая для зарядки аккумуляторов

нулю, и возникает ток в левой цепи трансформатора. На выходе другой ветви вторичной обмотки трансформатора второй импульс Uу2 наводит отрицательное напряжение, запирающее тиристор VS2. Запирание ранее проводившего ток тиристора может произойти и раньше под действием переменного тока первичной обмотки трансформатора, что и определяет название инвертора — ведомый сетью.

Через половину периода под действием напряжения сети тиристор VS1 начнет запираться, а тиристор VS2 откроется под действием второго импульса управления. Таким образом, процесс переключения тиристоров начнет повторяться. При этом импульсы тока, возникающие во вторичной обмотке трансформатора, наводят ЭДС в его первичной обмотке, передавая энергию от аккумулятора в цепь переменного напряжения. Наводимая в первичной обмотке трансформатора ЭДС, зависящая от фазового сдвига а между напряжением в сети и поступившим импульсом на тиристор VS1, определяется по формуле

E=2Umах cos(180° -α)/π + RвтIн,

где 0 < α < 90°; Rвт — сопротивление вторичной цепи; /н — ток нагрузки.

На транспорте такие двигатели могут работать и как генераторы, причем при использовании одного и того же устройства преобразования. Это устройство может служить и выпрямителем для обеспечения питания двигателя при движении транспорта на подъем, и инвертором для обеспечения использования энергии, генерируемой электродвигателем при движении транспорта на спуске. Мощность таких инверторов может достигать 100 кВт и более.