Последовательно-параллельный инвертор с удвоением частоты

Данный последовательно-параллельный инвертор является четырехтактным, реализующим принцип умножения частоты.

Схема инвертора (рис. 5-4) содержит четыре тиристора Т₁—Т₄, катушки индуктивности L₁—L₄, конденсаторы C₁—C₄. Собственная частота контуров L₁C₁ — L₄C₄ выше частоты тока в нагрузке z_н.

Предположим, что первоначально импульс управления поступает на тиристор Т₁ и он отпирается. Предварительно заряженный конденсатор С₁ перезаряжается через открытый тиристор Т₁ и катушку индуктивности L₁.

Одновременно с этим заряжается конденсатор С₂ от верхнего по схеме источника питания. Ток черезтиристор имеет синусоидальный характер. При этом через нагрузку z_н, протекает импульс тока.

Далее, через половину периода напряжения на нагрузке импульсом управления отпирается тиристор Т₃, и процессы в схеме повторяются с той разницей, что ток через нагрузку протекает в противоположном направлении.

В течение времени, примерно равного половине периода напряжения на нагрузке, к тиристору Т₁ прикладывается обратное напряжение, и он выключается.

Рис. 5-4. Схема последовательно- параллельного инвертора с удвоением частоты

После тиристора Т₃ включается тиристор Т₂ (последовательность включения тиристоров в инверторе—Т₁, Т₃, Т₂, Т₄).

Таким образом, каждый тиристор включается один раз за два периода напряжения на нагрузке, т. е. частота тока и напряжения в нагрузке в два раза выше, чем у тиристоров.

Это и названо удвоением частоты в нагрузке.

На рис. 5-5 приведены диаграммы токов через тиристоры, напряжений на конденсаторах С₁ и С₃ (штриховые линии), тиристорах Т₁ и Т₃ (сплошные линии) и нагрузке, иллюстрирующие процессы в схеме.

Рис. 5-5. Диаграммы токов и напряжений для последовательно-параллельного инвертора с удвоением частоты

Расчёт последовательно-параллельного инвертора с удвоением частоты

Работа последовательно-параллельного инвертора с удвоением частоты

При изменении сопротивления нагрузки r_н обратно пропорционально ему изменяется величина Q.

Соответственно с помощью рис. 5-7 и табл. 5-3 нетрудно определить изменение режима работы инвертора.

Вычисления показали, что величины Р_~, I_am, U_am имеют слабо выраженные минимумы, что обеспечивает их относительное постоянство при изменении сопротивления нагрузки.

Так, изменение Q вдвое в обе стороны от точки минимума мощности приводит к увеличению последней не более чем на 25 %.

Таким образом, для обеспечения режима работы инвертора с мало изменяющейся выходной мощностью при изменении нагрузки следует выбирать значения Q = Q_опт, приведенные в табл. 5-4.

На величину k_в изменение r_н практически не влияет.

Коэффициент гармоник k_г с уменьшением r_н возрастает, что следует из данных табл. 5-3.

Изменение генерируемой частоты вызывает обратно пропорциональное изменение относительной расстройки Θ.

Причем с ростом в уменьшается мощность в нагрузке, увеличиваются k_г и k_в.