4. Формування і регулювання вихідної напруги трифазного мостового інвертора за умови багаторазового перемикання силових тиристорів за період

Цей принцип базується на тому, що крива міжфазної напруги формується не з одного імпульса тривалістю 2 (рис. 7а) за умови  =180°, а з декількох (наприклад, двох) тривалістю , яка регулюється від 0 до   , з паузою між ними = - . Паузу створюють шляхом здійснення в інверторі додаткових перемикань таким чином, щоби на проміжку  були відкритими три тиристори однієї (катодної чи анодної) групи. Відкриті ( ті, які в стані високої провідності) тиристори і шунтуючі їх діоди на проміжках  створюють коротке замикання всіх трьох фаз навантаження за допомогою шини «+» або «-» джерела живлення , що забезпечує рівність нулю напруги на навантаженні. Струми фаз активно індуктивного навантаження на проміжках  протікають між фазами по створеному короткозамкненому колу. Послідовність перемикань тиристорів 123, 135, 234, 246, 345, 135, 456, 246 і т.д. в інверторі з ШІР формує, наприклад, криву "б " рис. 5а.

Рис. 8. Часові діаграми відкритого стану силових тиристорів та фазних і міжфазних напруг трифазного мостового інвертора напруги з ШІР для К_мн=4 (а), К_мн=8 (б) та К_мн=12 (в)

Розглянемо принцип формування і регулювання напруги, який забезпечується алгоритмом перемикання тиристорами (рис. 8а). За період кожен тиристор перебуває у відкритому стані на трьох проміжках часу тривалістю 60°+, 60° і . Відкритому стану тиристора однієї фази (наприклад, тиристора VS1) відповідає закритий стан другого тиристора тієї ж фази (в даному випадку тиристора VS4). Додаткові перемикання в порівнянні з режимом рис. 7а, як зазначалось вище, необхідні для здійснення одночасної провідності трьох тиристорів, що належать до однієї групи, тобто для створення в кривій вихідної напруги проміжків паузи тривалістю . Зокрема, на проміжку 1 від 60° до ° відкриті тиристори VS1, VS3, VS5, на проміжку 2 від 120° до °– тиристори VS2,VS4,VS6, на проміжку 3 від 180° до 180° – тиристори VS1, VS3, VS5, і т.д. На проміжках  формування кривих фазної та міжфазної напруг відбувається згідно утворених подільників напруги відкритими на цьому проміжку часу тиристорами. Наприклад, на проміжку від 0 до 30° рис. 8а утворюється подільник напруги, що відповідає рис. 6в. Відповідно напруга фази «в» рівна +2Е/3, а напруги фаз «а» і «с» від’ємні та рівні між собою і становлять – Е/3. На проміжках  напруги інвертора рівні нулю. В результаті крива міжфазної напруги за період містить у своєму складі чотири імпульса з амплітудою Е (К_мн=4), а крива фазної напруги – два імпульсів зі значеннями 2Е/3 та чотири Е/3 (К_фн=6).

У трифазних автономних інверторах напруги можна здійснити широтно імпульсне регулювання з більшим числом імпульсів у кривих міжфазних та фазних напруг. Оскільки крива фазної напруги на проміжку в 60° в загальному випадку може мати ціле число імпульсів К_{фн 60°}=1, 2, 3, 4, …, то кількість імпульсів в цій же криві за період

К_фн=6, 12, 18, 24, …,

і відповідно число імпульсів у кривій міжфазної напруги за період

К_мн=2/3 К_фн=4,8,12,16, … .

Алгоритми перемикань тиристорами з К_мн >2 в загальному випадку виконують індентично з наведеним режимом перемикань (рис. 8 а). На рис. 8 б та рис. 8в наведені алгоритми перемикань тиристорами відповідно з

К_мн=8 і К_мн=12. Необхідність збільшення числа імпульсів у кривій вихідної напруги інвертора обумовлено потребою покращити її гармонійний склад під час регулювання.

Додаток

Силові біполярні транзистори з ізольованим затвором (IGBT)