Анализируя форму первичного тока (см. рис.2.13,б,5.1,б) мостового инвертора тока и характер электромагнитных процессов в нем, можно заметить, что принцип работы инвертора тока не отличается от работы инвертора, ведомого сетью, работающего в режиме непрерывного тока. В том и другом случае
, что обеспечивается включением дросселя
достаточно большой индуктивности. Для пояснения этого положения на рис. 6.1 приведены временные диаграммы напряжений при замыкании переключателя П в положение 1 или 2. В первом случае получаем схему автономного инвертора тока, во втором — ведомого сетью инвертора (рис.6.1,а).
Рис. 6.1. Однофазный АИТ (а) и его диаграммы (б-е)
Параметры нагрузки , С подобраны так, что при прямоугольной форме выходного тока i напряжение на выходе инвертора u синусоидально (рис.6.1,б). В интервале
…
включены тиристоры VS2, VS4 и напряжение
между точками а и б равно
и изменяется по закону синусоиды. В момент
происходит включение VS1, VSЗ и запирание V2, V4 под действием конденсатора С. При этом напряжение между точками а, б изменяет свой знак и становится равным напряжению на конденсаторе С. Происходит его разряд в интервале
, и при
начинается заряд до напряжения противоположной полярности (полярность в скобках на рис.6.1,а). С этого момента напряжение
вновь начинает изменяться по синусоидальному закону. Момент переключения вентилей задается системой управления, а точка перехода через нуль напряжений
и
определяется величиной емкости С.
Для нормальной работы инвертора не обязательно включать параллельную емкость С для принудительной коммутации вентилей VS1 и VS2. Если вместо и С подключить источник синусоидального напряжения (переключатель П в положении 2 на рис.6.1,а), то коммутацию VS1…VS4 можно осуществлять при отрицательной полярности этого напряжения и соответствующем значении угла
. Форма противо-ЭДС инвертора
для данного случая изображена на рис.6.1,г. Очевидно, что преобразователь работает в режиме ведомого сетью инвертора. Кривые
на рис.6.1,в,г аналогичны и являются зеркальным отображением друг друга относительно оси абсцисс. На рис.6.1,д показана форма напряжения
на дросселе
. Индуктивность сглаживающего дросселя выбирается из условия обеспечения непрерывного тока. При анализе инверторов тока принимают следующие допущения: напряжение u на выходе инвертора синусоидально,
, активными потерями в инверторе пренебрегают, коммутация тока в тиристорах мгновенная. На рис.6.1,е показана векторная диаграмма инвертора тока для первых гармоник напряжения и тока. При принятых допущениях
— углу сдвига фаз между напряжением
и первой гармоникой инвертированного тока
(рис.6.1,б). Выходное напряжение
опережает ток в нагрузке
на величину угла
. Из диаграммы видно, что реактивная мощность конденсатора должна быть достаточной для компенсации реактивной мощности нагрузки и инвертора. Величину нагрузки инвертора оценивают по коэффициенту нагрузки В, который равен отношению полной мощности нагрузки
к реактивной мощности коммутирующего конденсатора.
Для сравнения на рис.6.2 приведены внешние характеристики инверторов напряжения 1 и тока 2. В схеме рис.6.1,а величина емкости С получается довольно большой по той же причине, что и в инверторах напряжения. Поэтому на практике обычно используют схемы с отсекающими диодами. Однофазные инверторы тока почти не используются для управления машинами переменного тока. Гораздо чаще применяют трехфазную мостовую схему с отсекающими вентилями (рис.6.3,а). Инвертор получает питание от выпрямителя В, величина выходного напряжения которого определяется значением напряжения
, подаваемого на вход системы управления выпрямителем СУВ. В отличие от параллель
ного инвертора напряжения (рис.5.2,а) в инверторе тока отсутствует мост реактивного тока и величина . Алгоритм переключения тиристоров и параметры управляющих импульсов такие же, как у инвертора напряжения.
Рассмотрим коммутационные процессы в инверторе тока. На рис.6.3,б,в изображены эквивалентные схемы для различных моментов коммутации тока нагрузки
Рис. 6.3. Трехфазный АИТ (а) и его схема замещения (б-г)
фазы A и В. Соответствующие временные диаграммы показаны на рис.6.4. На рис.6.3,б,в обозначено: ,
,
— ЭДС, наводимые вращающимся ротором машины в обмотках статора;
,
,
— индуктивности рассеяния обмоток соответствующих фаз;
— эквивалентная емкость,
; С = С1 = С2 = СЗ.