34.4 Трёхфазные тиристорные автономные инверторы

Появление на рынке мощных управляемых полупроводниковых приборов – тиристоров в 50-60 годах дало мощный толчок для развития теории и практики не только силовых преобразователей постоянного тока – управляемых выпрямителей, но и преобразователей переменного тока – автономных инверторов.

Это время знаменуется массой оригинальных схемотехнических разработок, которые послужили базой дальнейшего развития силовой преобразовательной техники. И несмотря на то, что современный автономный инвертор существенно отличается от своего прародителя, следует, пусть в конспективной форме, рассмотреть работу и свойства тиристорных автономных инверторов. Это следует сделать как с методической, так и с практической точки зрения, поскольку до сих тиристорные инверторы полностью не вытеснены из производства и продолжают «трудиться» во многих отраслях промышленности.

В тиристорных автономных инверторах, в отличие от транзисторных, всегда присутствуют цепи коммутации (коммутирующие устройства КУ).

Классификацию тиристорных автономных инверторов в зависимости от способа коммутации представляет рис. 5.20 [3].

Первоначально инверторы разделены на два класса:

• с одноступенчатой коммутацией;

• с двухступенчатой коммутацией.

Рис. 209. Классификация тиристорных автономных инверторов

В схемах с одноступенчатой коммутацией включение очередного силового тиристора вызывает выключение (гашение) предыдущего силового тиристора. Поэтому эти инверторы при регулировании частоты не обладают способностью регулирования напряжения на выходе. Регулирование напряжения на выходе осуществлялось в звене постоянного тока, как правило, при использовании управляемого выпрямителя.

Схема трёхфазного автономного инвертора с одноступенчатой коммутацией показана на рис. 210.

Рис. 210. Трёхфазный автономный инвертор с одноступенчатой коммутацией

Схемы второго класса содержат дополнительные коммутационные тиристоры, которые выключают соответствующий силовой тиристор в независимости от состояния остальных. Это обеспечивает возможность регулирования напряжения и частоты на выходе инвертора.

Схемы с двухступенчатой коммутацией, в зависимости от способа построения КУ, делятся на три группы:

• схемы с групповой коммутацией;

• схемы с пофазной коммутацией;

• схемы с индивидуальной коммутацией.

В первом случае КУ выключает одновременно всю группу анодных или катодных тиристоров.

При этом те, которые закрыты, остаются в закрытом состоянии, а те, которые открыты и проводят ток, запираются.

Пример трёхфазного инвертора с групповым КУ показан на рис. 211. Здесь при включении вспомогательного тиристора (Т1) запирающее напряжение прикладывается ко всем анодным тиристорам (Т1, Т3, Т5).

В схемах с пофазной коммутацией КУ коммутирует одну фазу (плечо) инвертора, поочерёдно запирая то анодный, то катодный тиристор.

Пример инвертора с пофазной коммутацией показан на рис. 212.

Рис. 211. Трёхфазный инвертор с групповым КУ

Рис. 212. Трёхфазный инвертор с пофазной коммутацией

В схемах с индивидуальной компенсацией КУ «обслуживает» отдельный тиристор. Построение таких схем показано на (рис. 213).

Рис. 213. Трёхфазный инвертор с индивидуальной коммутацией

Коммутационные процессы при выключении тиристоров практически не сказываются на электромагнитные процессы в нагрузке инвертора. Поэтому всё, что было сказано выше для инверторов на полностью управляемых полупроводниковых приборах, остаётся справедливым и для тиристорных инверторов.