Tipuri de invertoare
1. Invertoare de curent si tensiune
Aceste doua
tipuri de invertoare difera ca schema si alimentare in
functie de parametru de iesire dorit: tensiune sau curent. Daca
pentru invertoarele de tensiune alimentarea este de la o sursa de
tensiune, cu filtru C, fig. 2, 12, 13, pentru invertoarele de curent este de la
o sursa de curent, fig. 41, unde bobina LF are o asemenea
marime incat asigura practic curentul absorbit de invertor, 
.
|
|
A doua
diferenta este constructiva si consta in
disparitia diodelor antiparalel, care nu mai sunt necesare intrucat
comutatoarele statice CS comuta direct curentul de sarcina. Astfel,
in fig. 42 este prezentata functionarea invertorului din fig. 41
pentru cazul modulatiei in unda dreptunghiulara de
perioada T. comanda comutatoarelor statice este identica cu cea de
la invertoarele de tensiune. Forma curentului de sarcina, |
|
Fig. 41. Invertor de curent monofazat in punte |
|
|
Tensiunea de iesire
unde O
alta diferenta este data de timpul mort. Realizarea unei
pauze intre comanda "ON" a
pentru un interval redus nu conduce practic
la scurtcircuitarea sursei |
|
Fig. 42. Invertor de curent cu modulatie in unda dreptunghiulara |
Avand in vedere aceste motive, la invertoarele de curent nu se practica timpul mort.
Invertoarele de curent se realizeaza si in varianta trifazata, dupa modelul din fig. 13, mai putin diodele antiparalel. De asemenea se utilizeaza toate variantele de comanda PWM. Ca arie de raspandire, convertoarele de curent sunt minoritare, avand in general destinatii speciale, strict solicitate de sarcina.
2. Invertoare de tensiune si curent realizate cu comutatoare statice
Sunt in prezent cele mai raspandite invertoare. Pana la puteri de ordinul sutelor de KW se utilizeaza IGBT-uri, BJT-uri si MOSFET-uri, acompaniate, dupa caz, de diode antiparalel rapide. Pentru puteri mai mari se utilizeaza tiristoare GTO.
Schemele de convertoare frecvent utilizate sunt:
invertoare monofazate in semipunte, fig. 12;
invertoare monofazate in punte, fig. 3 si 41
invertoare trifazate, fig. 1
Schemele sunt completate cu circuite de protectie adecvate la supratensiuni si supracurenti, precum si cu circuite de comanda, individualizate pentru fiecare tip de comutator static utilizat.
Invertoare cu tiristoare obisnuite
Aceste invertoare au fost dezvoltate initial, cand comutatoarele statice erau disponibile pentru puteri mici. In prezent mai sunt utilizate doar la puteri mari.
Principala problema a acestor tipuri de invertoare consta in realizarea intreruperii conductiei tiristoarelor printr-o cale exterioara si anume circuite L, C cu acumulare de energie.
Invertoare monofazate de tensiune
O prima varianta de stingere este cunoscuta sub numele de invertor Bedford - McMurray, fig. 43, fiind un invertor cu stingere autonoma.
|
|
Circuitele de stingere sunt realizate din
semibobinele cuplate magnetic Sarcina Z este de tip R+L, ceea ce face ca variatia curentului de
sarcina Pe primul interval [0, t1],
|
|
Fig. 4 Invertor monofazat Bedford - McMurray |
|
|
Pe intervalul [t1, t2], T1 si T4
intra in conductie, Pe intreg intervalul [0, t2], condensatoarele C1 si C4, avand practic tensiune nula la borne, sunt descarcate. In acelasi timp, condensatoarele C3 si C4 sunt incarcate, cu polaritatea din desen, la valorile:
in momentul t2,
cand primesc comanda de intrarea in conductie T2 si T3,
condensatoarele C3 si C4 se descarca rapid
prin tiristoare si semibobinele Ca urmare a cuplajului magnetic
dintre semibobine, in anozii tiristoarelor T1 si T4
se aplica tensiunile de inductie mutuala negative din
semibobinele in continuare, conductia si blocarea se produce asemanator, inversandu-se rolul condensatoarelor si tiristoarelor. Invertorul poate fi folosit si cu regimurile de comanda PWM, cu precautia de frecventa de comutare, care sa permita regimurile tranzitorii de incarcare si descarcare a capacitatilor. O a doua varianta de stingere, fig. 45, este cunoscuta sub numele de invertor McMurray, fiind un invertor cu stingere independenta. |
|
Fig.44 Formele de unda pentru invertorul Bedford - McMurray |
Fig.45. Invertorul McMurray.
In fig. 45 se
recunoaste imediat invertorul monofazat in punte format din tiristoarele T1,.,
T4, diodele D1, ., D4. Circuitele acumulatoare
de energie L-C sunt conectate pentru stingerea prin tiristoare auxiliare 
, de putere mult mai mica decat cele ale invertorului.
Diagrama de forme de unda pentru comanda si iesire sunt prezentate in fig. 46.
|
|
in fig. 46, a si b sunt prezentate
intervalele de comanda pentru perechile de tiristoare T1, T4,
respectiv T2, T in fig. 46, c si d sunt redate comenzile
pentru tiristoarele auxiliare. Se constata ca la
Urmatoarea etapa are loc la:
|
|
Fig. 46. Diagrama de semnale pentru invertorul McMurray. |
Comanda
tiristoarelor principale este intrerupta inainte de 
din motive cunoscute,
al evitarii scurtcircuitarii sursei, numita si conductie
"in cros" ("in cruce"). Simultan sunt comandate in impuls tiristoarele
auxiliare 
si 
. Condensatoarele C1 si C2 se
descarca prin 
si , respectiv, D4 si , furnizand asa-numitul "curent de comutatie" 
. Curentul printr-o dioda va fi:
(121)
in acelasi timp tiristoarele
principale 
si 
se blocheaza datorita caderii de tensiune de
la bornele diodelor antiparalel cu acestea. In acelasi timp
condensatoarele C1 si C2 incep sa se descarce.
La trecerea prin zero a tensiunii pe condensatoare, curentul de comutatie,
ca urmare a caracterului oscilant al circuitului LC, este nenul pastrand
in conductie tiristoarele auxiliare si . Tensiunea pe condensatoarele C1 si C2
schimba de sens, acestea reincarcandu-se la 
cu polaritatea
schimbata fata de cea din fig. 45. La sfarsitul
intervalului 
, practic T1 si T4 se
blocheaza si intra in conductie, primind comanda, 
si 
. Curentul de reincarcare a condensatoarelor C1
si C2 comuta pe si , inchizandu-se de la prin , . In felul acesta, condensatoarele sunt pregatite pentru
blocarea conductiei tiristoarelor si la sfarsitul
perioadei T. Cel de al doilea impuls de comanda furnizat de perechile , , respectiv, 
, 
, are rol la amorsarea conductiei prin invertor, avand
ca rol asigurarea incarcarii condensatoarelor la inceperea
functionarii invertorului.
Schema este mai avantajoasa decat cea a invertorului Bedford - McMurray ca urmare a faptului ca prin tiristoarele principale circula numai curentul de sarcina, curentul de comutatie nu depinde de sarcina, iar randamentul conversiei superior ca urmare a circuitului de inchidere a curentilor de comutatie. Schema poate sa functioneze si la frecvente mari, pana la 5 KHz, precautiile fiind aceleasi ca mai sus.
2. Invertoare trifazate de tensiune.
Pentru invertoarele trifazate de tensiune se utilizeaza variantele monofazate cu stingere autonima sau independenta, cu adaptarile necesare functionarii trifazate.
Pentru invertoarele cu stingere independenta exista mai multe variante:
Cu circuit de blocare separat pe fiecare faza si condensator unic.
Aceasta schema provine de la invertorul monofazat McMurray, fig. 45, prin adaugarea celui de al treilea brat, identic cu primele doua, pentru asigurarea functionarii trifazate. In principiu, functionarea invertorului si proprietatile sunt cele ale invertorului McMurray.
|
|
Cu circuit de blocare separat si condensator divizat, fig. 47. in figura este prezentat numai un brat, corespunzator fazei A de iesire. Celelalte brate, pentru fazele B si C sunt identice. Functionarea invertorului este asemanatoare cu cea a invertorului McMurray, diagrama de comanda fiind prezentata in fig. 4 Diferenta consta in faptul ca exista cate un condensator separat pentru blocarea conductiei fiecarui tiristor principal, C2, pentru T1, C1 pentru T2. Cu
circuit de blocare si condensator unic, fig. 49. Condensatoarele C0
au rolul de a crea punctul median 0 al sursei
Tiristoarele auxiliare |
|
Fig. 47. Invertor cu circuit de blocare separat si condensator divizat. |
|
|
|
|
|
Fig. 4 Diagrama de comanda pentru invertorul din fig. 47 |
Fig. 49. Invertor de tensiune cu circuit de blocare si condensator unic.
Tiristoarele
si 
au rolul de a permite
supraincarcarea condensatoarelor C cu o polaritate sau alta. Blocarea
conductiei unui tiristor se realizeaza in doi timpi, ca la tiristorul
McMurray. In primul timp se descarca condensatorul C pe ansamblul tiristor
- dioda aflat in conductie, iar in timpul al doilea se reincarca
C cu polaritatea inversata, pregatitor pentru blocarea urmatorului
tiristor succesiv electric. Inductivitatea 
are rolul de a evita variatia brusca, gradientul
mare al curentului de comutatie la trecerea acestuia de pe circuitul de
blocare, tiristorul principal, perioada de recuperare(!?). Varianta
pastreaza toate proprietatile invertorului McMurray. Se
realizeaza si o varianta la care condensator ul C este divizat
in doua condensatoare egale ca in schema 47, in acest caz nemaifiind
necesare cele doua condensatoare C0.
Stingerea autonoma se realizeaza de asemenea in mai multe variante:
Schema cu condensator de blocare pe fiecare faza deriva din cea a invertorului Bedford - McMurray, in sensul ca se completeaza schema invertorului monofazat din fig. 43 cu un al treilea brat identic pentru generarea fazei C. Functionarea este asemanatoare, cu diferenta generarii unei comenzi trifazate, de tip unda dreptunghiulara sau PWM.
Schema cu condensator de blocare intre faze este prezentata in fig. 50.
Fig. 50. Invertor cu condensator de blocare intre faze.
Condensatoarele
de blocare sunt 
, conectate intre fazele invertorului. Bobinele L sunt
identice si cuplate magnetic. Se presupune ca condensatorul 
incarcat intr-o
faza anterioara cu polaritatea din desen. Blocarea lui se produce la intrarea
in conductie a tiristorului , succesiv electric lui . Condensatorul se descarca prin
circuitul si . Curentul de descarcare are sens contrar celui de
sarcina prin si ca urmare va
produce blocarea conductiei acestuia. Reincarcarea condensatorului cu aceeasi
polaritate se realizeaza in continuarea descarcarii prin
circuitul borna +, , , 
, 
, 
, , pe seama energiei acumulate in circuitul oscilant , 
, . Diodele de tip 
au rol dublu. Pe de o
parte, la anularea curentului de incarcare, cand datorita
caracterului oscilant al circuitului , , (!?) , tensiunea pe
condensator este maxima, blocheaza curentul de incarcare
pastrand condensatorul incarcat la tensiunea maxima. Pe de
alta parte se evita descarcarea acestora pe impedanta
sarcinii. Dezavantajul principal al schemei consta in faptul ca
inductivitatile circuitelor de incarcare ale condensatoarelor, 
, sunt parcurse de curentul de sarcina, deci vor avea o
dimensiune importanta, iar incarcarea condensatoarelor va fi
influentata de curentul de sarcina. Asemanator se
realizeaza si invertoare de curent cu stingere autonoma.
5. Alte tipuri de invertoare
5.1. Invertorul paralel.
|
|
Pentru puteri mici si sarcini care suporta armonici se realizeaza scheme simple de invertoare. In fig. 58 este prezentat invertorul parale cu tiristoare care este un invertor de tensiune monofazat. Invertorul este
alimentat de la sursa Prima
jumatate de perioada, fig. 59 este comandat tiristorul |
|
Fig. 5 Invertor paralel. |
|
|
In acelasi timp, in secundarul 0B se induce o tensiune egala cu cea a lui 0A, adica:
Tensiunea la bornele secundarului va fi:
La bornele AB ale secundarului este conectat condensatorul C care se va incarca, dupa forma din fig. 59 la valoarea maxima:
si cu polaritatea din desen. Cand tiristorul |
|
Fig. 59. Forme de unda pentru invertorul paralel. |
Acest
curent, avand in vedere sensul de circulatie, conduce la micsorarea
curentului prin pana la blocare
si cresterea curentului prin pana ce acesta preia
integral curentul de sarcina 
. Dupa preluarea conductiei, circulatia
curentului are loc de la borna +,
0, B, , L si borna -, adica va circula in sens invers
prin semisecundarul 0B al transformatorului. Ca urmare tensiunea de iesire
va schimba de semn,
iar condensatorul C se va reincarca la valoarea:
(163)
Reglarea tensiunii de iesire nu este posibila, in schimb frecventa se poate modifica prin marimea perioadei T in limite care sa permita incarcarea condensatorului C. Inductivitatea LF are rolul de a transforma invertorul in unul de curent, in sensul mentinerii aproximativ constante a amplitudinii curentului de sarcina.
Daca sarcina
este de tipul R+L, functionarea este asemanatoare insa
formele de unda din fig. 59 sunt oarecum diferite ca urmare
modificarii formei de crestere si descrestere a curentului
de sarcina. Pe de alta parte, energia acumulata in
inductivitatea sarcinii nu se poate descarca integral in circuitul de
iesire, acesta transformandu-se prin intermediul transformatorului pe
capacitatea C, a carui tensiune la
borne tinde sa creasca nelimitat. In realitate, ca urmare a
pierderilor din circuit, tensiunea maxima de incarcare poate
creste pana la (10.20), periclitand integritatea tiristoarelor. Evitarea acestui
lucru se face cu schema cu diode de regim liber, fig. 60. Diodele de regim
liber sunt D1 si D2, fiind conectate la
semisecundare, simetric, la prizele 
, 
, segmentele 
si 
reprezentand 
din spirele unui
semisecundar.
|
|
Diodele Inductanta
Intrarea in
conductie a tiristorului |
|
Fig. 60. Invertor paralel cu diode de regim liber. |
|
Politica de confidentialitate |
 .com |
Copyright ©
2024 - Toate drepturile rezervate. Toate documentele au caracter informativ cu scop educational. |
Personaje din literatura |
| Baltagul – caracterizarea personajelor |
| Caracterizare Alexandru Lapusneanul |
| Caracterizarea lui Gavilescu |
| Caracterizarea personajelor negative din basmul |
Tehnica si mecanica |
| Cuplaje - definitii. notatii. exemple. repere istorice. |
| Actionare macara |
| Reprezentarea si cotarea filetelor |
Geografie |
| Turismul pe terra |
| Vulcanii Și mediul |
| Padurile pe terra si industrializarea lemnului |
| Termeni si conditii |
| Contact |
| Creeaza si tu |
, este de tip dreptunghiular bipolar, cu variatie
intre 
si 
. Evident, acesta va contine o fundamentala 
si un spectru de armonici cu rang identic ca la
invertorul de tensiune. 
rezulta din:
(115)
este impedanta
sarcinii. Tensiunea va fi evident
defazata cu unghiul 
. 
si 
ar conduce la
intreruperea caii de inchidere a curentului 
(116)
si
capacitatile 
, identice ca valoare. Se considera, fig. 44, ca
invertorul este comandat cu unda dreptunghiulara. 
sa fie de forma
din fig. 44. Pe intervalul [0, t2] sunt comandate tiristoarele T1
si T4. 
, conductia se inchide prin diodele D1
si D4. Exista evident relatia:
(117)
, relatia (117) ramanand valabila. 
(118)
sunt comandate
simultan perechile de tiristoare 
si 
. Prin T1 si T4 se inchide
curentul de sarcina 
si 
, tensiunea pe 
fiind
prezentata in fig. 46 - f. Circuitul LC fiind oscilant, tiristoarele 
, (119)
(120)
(121)
au rolul de a
conecta sursa de blocare pe tiristoarele principale 
, dupa o diagrama asemanatoare cu cea
din fig. 48, extinsa pentru trifazat. 
(159)
(160) 
(161)
(162)
, care este curentul de comutatie al invertorului.
si 
impiedica
descarcarea nedorita a condensatorului C in cazul unei sarcini
avand t.e.m.(vezi principiul stingerii autonome). 
nu mai joaca
rolul de filtrare, invertorul fiind de tensiune, ci, impreuna cu C
formeaza un circuit oscilant, care mentine valoarea tensiunii de
incarcare in jurul valorii de 
. 
, 
, tocmai pentru a evita supratensiuni de incarcare. Descarcarea
si intreruperea conductiei printr-un tiristor se produce similar ca
invertorul obisnuit.