что возродило повышенный интерес к инверторам. Многие возможности применения инверторов стали экономически оправданы. Инверторы стали компактными и наиболее надежными преобразователями постоянного тока в переменный, их к. п. д. повысился.

В этой книге в первую очередь рассматриваются тири-сторные инверторы, которые требуют источников управления и средств для коммутации. Главная часть книги посвящена обсуждению схем коммутации, так как они имеют основное значение для надежного процесса инвертирования. Тиристорные устройства пригодны для более мощных применений, чем устройства, которые сами могут прерывать ток, т. е. мощные транзисторы или полностью управляемые тиристоры. Это, кажется, врожденная характеристика всех мощных переключающих устройств. Таким образом, в большинстве инверторов, предназначенных для сравнительно больших мощностей, требуются схемы принудительной коммутации.

В гл. 2-4 описано большинство хорошо известных средств коммутации в инверторах. Эта техника находит применение при известных условиях и образует основу для понимания работы современных инверторов с новыми устройствами коммутации, рассмотренных в гл. 5. Импульсно-коммутируемые инверторы, изучаемые в этой главе, имеют наиболее широкое применение, так как они надежно работают в широком диапазоне нагрузок и их коэффициентов мощности. Эти импульсно-коммутируемые инверторы используют важнейшие преимущества современных тиристоров.

В простых инверторах обычно не предусматривается управление напряжением на нагрузке и, кроме того, онн дают напряжение, кривая которого содержит много высших гармонических. Способы регулирования напряжения и улучшения формы его кривой рассматриваются в гл. 6 и 7.

В гл. 8 описываются некоторые из основных схем преобразования постоянного тока в постоянный. Эти схемы основаны на принципах коммутации, рассмотренных в предыдущих главах.

В. D. Bedford R. G. Hoft

ГЛАВА ПЕРВАЯ

ВВЕДЕНИЕ

1-1. ИНВЕРТИРОВАНИЕ

Преобразование постоянного тока в переменный может осуществляться с помощью электрических вентилей, проводимостью которых можно управлять. В этом случае вентили должны быть способны выдерживать приложенное прямое напряжение, и момент времени, когда должна наступить проводимость, должен быть управляем. Следовательно, для инвертирования нужны более сложные приборы, чем простые диоды.

В то время как в выпрямителях переход тока от одного вентиля к другому происходит естественно и автоматически, выполнение этой операции в инверторах составляет одну из основных трудностей. Переход тока с одного вентиля на другой называется и в выпрямителях и в инверторах коммутацией. Полная коммутация распадается на ряд этапов. Важнейшими из них являются: 1) уменьшение прямого тока в одном из вентилей до нуля; 2) задержка приложения вновь прямого напряжения на этом вентиле до тех пор, пока не восстановится его запирающая способность; 3) возрастание прямого тока во втором вентиле. Эти события могут совершаться совмесг-

Промежуток времени, требуемый для восстановления запирающей способности управляемого электрического вентиля, называется временем восстановления. Время включения есть интервал между моментом появления управляющего сигнала и моментом снижения прямого напряжения на вентиле до 10% значения прямого запираемого напряжения.

Но или последовательно. В практических низкочастотных инверторах интервал времени, требуемый для полной коммутации, определяется постоянными цепями. Для высокочастотных инверторов время, требуемое для всего процесса коммутации, определяют параметры управляемых вентилей.

Средства для осуществления надежной коммутации- обычно одна из наиболее трудных проблем в инверторах и поэтому она составляет значительную часть содержания этой книги. Конкретные устройства, которые применяются для снижения тока в проводящем вентиле до нулевого значения и создания выдержки перед возвратом прямого напряжения на этом вентиле на тот промежуток времени, который необходим для восстановления запирающей способности, принципиально различны для разных типов инверторов.

В простых инверторах используются вентили, способные прерывать ток при подаче на их входную цепь соответствующего сигнала. Такими вентилями являются механические ключи, электронные лампы и транзисторы.

В простых инверторах первого типа ток постепенно уменьшается до полного прекращения, в инверторах второго типа ток прерывается скачком. Инверторы последнего типа работают в ключевом режиме и обычно требуют наличия элементов цепи, которые способны уменьшить ток до нуля, когда вентиль запирается, или необходимо бывает обеспечивать наличие ветви с низким сопротивлением, на которую перебрасывается ток, чтобы предупредить появление перенапряжений, которые неизбежны, если в цепи есть индуктивность.

Инверторы могут быть самовозбуждаемыми, если колебательный режим возникает сам по себе, а также - с независимым возбуждением, если в схеме используется отдельный маломощный источник колебаний для управления силовым инвертором. Самовозбуждаемые инверторы часто требуют отдельных устройств, обеспечивающих пуск. В самовозбуждаемых инверторах пусковые переходные процессы протекают по-разному в зависимости от момента включения постоянного напряжения. Не самовозбуждаемые инверторы должны проектироваться так, чтобы ограничивать переходные токи, которые могут возникать вследствие наличия индуктивностей нагрузки и намагничивания трансформатора.

1-2. ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

С ФАЗОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ И ВЕДОМЫЙ СЕТЬЮ ИНВЕРТОР [Л. 1-1-1-3]

Выпрямитель с фазовым управлением и ведомый сетью инвертор работают весьма похожим образом и любой из ЭТИХ режимов работы может быть осуществлен в одной и ТОЙ же схеме. Когда схема работает как выпрямитель, она передает энергию в нагрузку постоянного тока. Когда она работает как инвертор, источник постоянного напряжения нужен, чтобы создать ток в схеме и передать мощность на сторону переменного тока инвертора.

Вентили в простой схеме выпрямителя, как показано на рис. 1-1,а и б, проводят ток поочередно. Пока нет фазового управления, каждый вентиль проводит ток во время той части периода, когда напряжение на его аноде наиболее положительно. Когда вступает в работу фазовое управление, включение каждого вентиля запаздывает, чем задерживается передача тока от этого вентиля к следующему. Эта задержка заставляет ток течь в вентиле, который имеет меньшее положительное среднее за протяжение его интервала проводимости значение напряжения. Эта задержка может быть достаточной, чтобы среднее за время интервала проводимости вентиля значение напряжения стало отрицательным. Задержка передачи тока может принимать любое значение в пределах от О до 180°. Пока задержка увеличивается в пределах от О до 90°, среднее значение напряжения уменьшается до нуля. Когда задержка передачи тока становится больше 90°, среднее значение напряжения делается отрицательным и, таким образом, оказывается необходимым иметь источник энергии постоянного тока, чтобы создавать ток в схеме. Режим работы в этом случае называется инверторным и соответствует потоку энергии от источника постоянного тока в сеть переменного тока. В некоторых отношениях это изменение названия не необходимо, так как этот вид инвертирования по существу является выпрямлением с таким глубоким фазовым управлением, что выпрямленное напряжение становится меньше нуля, т. е. отрицательным.

Схема на рис. 1-2 подобна схеме выпрямления рпс. 1-1 с тем отличием, что в ней использованы управляемые вентили, а на стороне постоянного тока показа-

на изменяющаяся постоянная э. д. с. Кривые на рис. 1-2,6-2 иллюстрируют работу схемы при трех различных значениях фазы управления.

"л. 1

Д дг

Рис. 1-1. Двухполупернодный неуправляемый выпрямитель.

а -схема; б-формы кривых в предположении о полном сглаживании постоянного тока.

При построении этих кривых приняты следующие допущения.

1. Управляемые вентили имеют равное нулю прямое напряжение в отпертом состоянии и бесконечно большое

Рис. 1-2. Двухполупернодный управляемый выпрямитель с фазовым управлением - инвертор, ведомый сетью, о -схема; б -формы кривых при 0-60°; в -формы кривых при а-ЭС; г - формы кривых при 0=120°.