» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»
Март, 2020 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №3 (36) 2020
Автор: Стоцкий Кирилл Степанович, Магистрант 2 курс
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Принцип работы простого несимметричного тиристорного инвертора
Дата публикации: 12.03.2020
УДК 621.382
ПРИНЦИП РАБОТЫ ПРОСТОГО
НЕСИММЕТРИЧНОГО ТИРИСТОРНОГО ИНВЕРТОРА
Стоцкий Кирилл Степанович
Фазылов Ильшат Занфирович
студенты 2 курса магистратуры.
кафедра электромеханики факультет авионики,
энергетики и инфокоммуникаций
Уфимский Государственный Авиационный
Технический Университет, г. Уфа
Стоцкая Диана Рашитовна
студент 3 курса бакалавриата
кафедра экологии и природопользования, биологический факультет
Башкирский Государственный Университет, г. Уфа
научный руководитель: Максудов
Денис Вилевич
доцент кафедры электромеханики
Уфимский Государственный Авиационный
Технический Университет, г. Уфа
Аннотация. В
данной статье описываются принцип работы простого
несимметричного тиристорного инвертора.
Ключевые слова: тиристор, инвертор, выпрямитель, электротехника.
Наибольший интерес из
схем автономных инверторов со встречно-параллельными диодами представляет схема
несимметричного инвертора, как наиболее простая и надежная в работе. Угол
управления тиристорами и амплитудное значение напряжения на полупроводниковых приборах
в данной схеме слабо зависит от активного сопротивления нагрузки.
Все это позволяет
конструировать тиристорные преобразователи частоты для индукционных нагрузок,
изменяющих в широком диапазоне свои параметры в ходе технологического процесса,
например, плавки металлов и специальных сплавов.
Простой несимметричный
инвертор относится к числу резонансных последовательных однофазных инверторов
тока и предназначен для преобразования постоянного тока в переменный повышенной
частоты.
Инвертор состоит из подключенной
через входной дроссель Ld1
к источнику питания (выпрямителю) Ud последовательной цепочки,
образованной дросселем насыщения LH1 и встречно-параллельно соединенными
тиристором VS1 и диодом VD1. Указанная последовательная цепочка
зашунтирована последовательно соединенными: коммутирующим конденсатором СK1, коммутирующим дросселем LK1, нагрузкой ZH1.
Дроссель насыщения LH1 в данный схеме инвертора выполняет
функцию дополнительного индуктивного элемента в цепи тиристора VS1, обеспечивающего «затягивание»
процесса нарастания и спада тока этого тиристора VS1, снижая тем самым скорость его нарастания. Инвертор изображен
на рисунке 1.17, а.
Инвертор в
квазиустановившемся режиме работает следующим образом.
Пусть коммутирующий
конденсатор СK1 имеет полярность напряжения,
указанную на рисунке 1.17, а.
При подаче импульса
управления iУVS1 в момент времени t1 (рисунок 1.17, б) на тиристор VS1 он включается и начинается перезаряд
коммутирующего конденсатора СК1
по цепи: СК1-LН1-VS1-ZН1- LК1-СК1, формируя прямую(положительную)полуволну тока
нагрузки ZН.
Рисунок 1.17. Простой несимметричный инвертор:
а – схема;
б – временные диаграммы, поясняющие принцип действия инвертора;
iУ – импульсы управления тиристорами;
iН –ток нагрузки;
uck1 – напряжение на коммутирующем конденсаторе;
uН – напряжение на нагрузке;
uvs – напряжение на тиристоре
Параметры инвертора
рассчитаны так, что процесс перезаряда носит колебательный характер. Поэтому,
как только напряжение перезаряда конденсатора СК1 станет выше напряжения источника питания и ток
тиристора VS1 пройдет через нуль, он
выключается (t2). Дроссель
насыщения LН1 ограничивает
скорость нарастания и спада тока тиристора VS1.
После выключения тиристора VS1 и включения
диода VD1 (t2) конденсатор СК1
начинает перезаряжаться по цепи: СК1-LК1-ZН1-VD1-LН1-СК1, формируя обратную
(отрицательную) полуволну тока нагрузки iН. В течение времени, когда ток
проводил диод VD1 (момент времени t2-t3), к тиристору VS1
было приложено отрицательное напряжение, равное прямому падению напряжения на
диоде VD1, и тиристор VS1 восстановил свои управляющие
свойства.
Интервал t4-t3 является паузой в работе тиристорно-диодной пары VS1-VD1,
во время которой за счет сглаженного, входным дросселем Ld1, тока происходит заряд конденсатора CК1 и пополнение накопленной
им энергии, частично израсходованной на интервале t1-t3.
Следует отметить, что напряжение коммутирующего конденсатора СК1 к концу паузы (t4) в точности равно
напряжению в момент времени t1. В момент времени t4
на тиристор VS1 поступает следующий
импульс управления и все описанные процессы вновь повторяются.
Благодаря резонансным
свойствам нагрузки, настроенной на вторую гармоническую составляющую выходного
тока, электромагнитные колебания в нагрузке происходят непрерывно и напряжение
имеет форму, близкую к синусоидальной UН.
При расчете параметров
резонансного инвертора считается, что в процессе нагрева электромагнитные
значения индуктора остаются постоянными для номинальной частоты.
Однако, в процессе
нагрева ферромагнитных тел, их электромагнитные свойства существенно
изменяются, а при достижении точки магнитных превращений изменение магнитных
свойств происходит скачкообразно. Таким образом, индуктивность индуктора для
нагрева ферромагнитных деталей при нагреве постоянно изменяется, а,
следовательно, изменяется собственная частота колебаний нагрузочного контура.
Важной задачей проектирования таких устройств является согласование активного
сопротивления нагрузочного колебательного контура с волновым сопротивлением
коммутирующего контура преобразователя частоты. Для упрощения данной задачи
обычно рассчитывают индуктор для одного режима нагрева (так называемого
«горячий режим нагрева») при котором считается, что ферромагнитная сталь теряет
свои магнитные свойства. Таким образом, индуктивность и емкость нагрузочного
колебательного контура принимаются только для резонансной частоты.
Список литературы:
- Чернышова А.А.Диоды и тиристоры; Москва, 2011. – 356 с;
- Полупроводниковые диоды и тиристоры. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://book.ggpek.by/promel/teor/1-2-poluprovodnikovye-diody (дата обращения: 10.03.2020);
- Управление тиристором, принцип действия[Электронный ресурс]. Режим доступа:https://zen.yandex.ru/media/id/5c615e3c9e391400ae5f8253 /upravlenie-tiristorom-princip-deistviia-5d0d12866a6e5d00afda3889 (дата обращения: 10.03.2020).
Комментарии:
