Среднее профессиональное образование а. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов электрические машины и преобразователи подвижного состава

Однофазный мостовой инвертор тока. Инвертор такого типа представляет собой 
преобразователь энергии постоянного тока в энергию переменного тока, источник питания 
которого обладает большим внутренним индуктивным сопротивлением. Индуктивность L
d
обеспечивает постоянство потребляемого тока. Электрическая схема автономного инвертора 
тока включает в себя мост тиристоров VS1–VS4, RL-нагрузку, коммутирующие 
конденсаторы С1, С2, отсекающие диоды VD1–VD4 и блок управления (рис. 10.16, а). 
Рис. 10.16. Однофазный мостовой инвертор тока. 
a – схема; б – графики токов. 

---

111 / 203 
Коммутирующие конденсаторы Cl, C2 выполняют функцию источников напряжения, 
прикладываемого в обратном направлении к тиристорам во время выключения, и 
обеспечивают обмен реактивной энергией с катушкой индуктивности нагрузки. 
Предположим, что открыты тиристоры VS1 и VS4, а тиристоры VS3 и VS2 закрыты. Ток 
нагрузки I
н
протекает от источника напряжения U
d
через дроссель L
d
, тиристор VS1, диод 
VD1, RL-нагрузку, диод VD4, тиристор VS4 ко второму выводу источника напряжения. 
Одновременно конденсаторы Cl, C2 заряжаются так, что их левые обкладки положительны 
(полярность показана без скобок). Ток нагрузки постоянен и равен току источника, т. е. I
н
= 
const, так как индуктивность L
d
≥ L
н
. Напряжение нагрузки в данном состоянии цепей равно: 
U
н
= I
н
R
н
; L
н
(dI
н
/ dt) = 0 
В момент включения тиристоров VS2 и VS3 тиристоры VS1 и VS4 остаются открытыми. Это 
создает условия для разряда конденсаторов С1 и С2. Конденсатор С1 разряжается от 
положительного вывода, через открытые тиристоры VS1 и VS3 на отрицательный вывод, а 
С2 – от положительного вывода, через открытые тиристоры VS2 и VS4 на отрицательный 
вывод. Для тиристоров VS1 и VS4 ток разряда является обратным, что приводит к 
мгновенному переключению тока нагрузки с тиристоров VS1, VS4 на тиристоры VS2, VS3 
(рис. 10.16, б). Это первая ступень коммутации, в результате которой создаются условия для 
полного запирания тиристоров VS1, VS4. Напряжение на входе U
d
падает до значения: 
U
d
= I
d
R
n
- U
c1
- U
c2
. Напряжение на конденсаторах С7, С2 на этом интервале изменяется 
линейно в процессе перезаряда постоянным током I
н
= I
d
= const. Конденсаторы полностью 
разряжены, а тиристоры VS1, VS4 заперты током разряда конденсаторов С1 и С2. В 
следующий момент конденсаторы С1 и С2 оказываются заряженными током 
противоположной полярности и напряжение на них в этот момент равно: U
с1
= U
с2
= I
н
R
н
. 
Дальнейшее повышение напряжения приводит к смещению отсекающих диодов VD2, VD3 в 
прямом направлении, и начинается вторая ступень коммутации в инверторе, 
сопровождающаяся изменением направления тока в цепи нагрузки. Цепь нагрузки 
оказывается подключенной параллельно конденсаторам, перезаряженным током обратной 
полярности. Ток источника напряжения I
d
перераспределяется между нагрузкой и 
конденсаторами, дополнительно заряжая их и вызывая изменение направления тока I
н
. При 
этом ток диодов VD2, VD3 увеличивается до значения I
d
, а ток диодов VD1, VD4 
уменьшается до нуля. Напряжение на входе инвертора возрастает и превышает значение I
d
R
н
. 
На этом полный цикл коммутации завершается. Далее процессы повторяются. Отсекающие 
диоды отключают конденсаторы Cl, C2 от нагрузки на интервале между коммутациями, 
поэтому они не участвуют в энергообменном процессе. На интервале коммутации 
происходит обмен энергией между нагрузкой конденсаторами. Емкость конденсаторов 
должна быть достаточной для обеспечения времени, необходимого для запирания 
тиристоров. С другой стороны, емкость конденсаторов определяет значение напряжения, до 
которого они заряжаются. Это напряжение не должно быть слишком высоким, чтобы 
параметры тиристоров инвертора не приходилось завышать по максимальному напряжению. 
В этой схеме при резком изменении величины нагрузки или размыкании ее цепи возникают 
высокие перенапряжения на входе инвертора. Поэтому необходимо предусматривать 
специальную быстродействующую защиту. Короткие замыкания в цепи нагрузки не 
представляют большой опасности для тиристоров, так как ток ограничивается дросселем с 
большой индуктивностью.