Invertoare cu comutatie fortata

Invertoare cu comutatie fortata

Invertoarele cu comutatie fortata -din punct de vedere al conversiei energiei

electrice -realizeaza functia de baza de transformare a curentului continuu in

curent alternativ.La aceste invertoare comutatia este relizata fortat,comutatia

fiind asigurata prin constructie proprie sau datorita sarcinii;ele permit la iesire o

frecventa oarecare ,in general variabila.

Invertoarele cu comutatie de la sarcina cu circuit oscilant sunt incluse in acest

capitol in primul rand din cauza fenomenelor asemanatoare invertoarelor cu

comutatie interna ,realizate cu comutatoare statice.La invertoarele cu circuit

oscilant energia reactiva necesara comutatiei este furnizata de capacitatea

sarcinii care poate exista in mod natural in sarcina ,sau poate fi un condensator,

respectiv o baterie de condensatoare introduse de constructor.

Fig. 1.a. Covertor cu comutatie de la retea

Fig. 1.b. Convertor cu comutatie fortata

Fig. 1.c. Covertor cu comutatie de la sarcina

Invertoarele cu comutatie interna sunt cu comutatie fortata realizate cu

circuite auxiliare de stingere de la condensator sau cu dispozitive

semiconductoare cu posibilitate de blocare din comanda (tranzistoare de putere,

respectiv tiristoare cu revenire pe poarta).

Invertoarele cu comutatie de la sarcina cuprind invertoare cu circuit oscilant ,

care realizeaza comutatia cu energia reactiva a sarcinii ,sau invertoare cu

comutatie de la o masina sincrona supraexcitata.Acestea din urma -din punct de

vedere functional si constructiv -apartin categoriei convertoarelor cu comutatie

de la retea si pot avea si regim de redresor obisnuit.

Invertoarele cu comutatie interna prezinta importanta in primul rand pentru

producerea unei tensiuni sau curent alternativ sau frecventa variabila. Acestea

se compun dintr-un invertor cu redresor si un transformator.

Clasificarea invertoarelor se face dupa urmatoarele criterii:

a) -numar de faze ,monofazate,trifazate si polifazate;

b) -sursa de alimentare :reglabila sau neglijabila;

c) -caracterul circuitului de alimentare:sursa de tensiune sau sursa de curent

(tensiunea are forma dreptunghiulara iar curentul depinde de sarcina);

d) -modul de stingere:stingere de la condensator(de grup,pe faza,autonoma,

adica in ordinea fazelor si independenta);

e) -forma undei de iesire:dreptunghiulara in trepte ,modulara sau nemodulata

f) -durata semiundei de iesire:800;1200 sau variabila.

1 Invertoare monofazate

1.1 Invertoare monofazate cu stingere autonoma

Au o constructie foarte simpla si prezinta siguranta in functionare.

Schema se compune dintr-un transformator cu punct median ,in secundar

fiind conectata sarcina ,doua tiristoare T1 si T2 care intra in conductie in mod

alternativ si conecteaza la rand cate un semiprimar al transformatorului la

sursa Ud;un condensator C de stingere pentru cele doua tiristoare;doua diode

D1 si D2 de fuga pentru curentii inversi ,care permit scurgerea curentului

reactiv spre retea ; doua diode D1S si D2S de separare,care impiedica

descarcarea nedorita a condensatorului atunci cand sarcina este cu t.e.m.

alternativa.

Daca sarcina este pasiva (RL)nu sunt necesare diodele de separare.Schema

mai contine si inductivitatea LK de comutatie ,care separa tiristoarele T1 si T2

de diodele D1 si D2 iar cu condensatorul C formeaza un circuit oscilant.

Fig. 2. Invertor monofazat cu stingere autonoma (schema in paralel)

Functionarea invertorului monofazat cu stingere autonoma

Analiza procesului de functionare a invertorului se va face urmarind pe fig.

3 etapele:

a)-comutatia curentului pe T1 si T2;

b)-inversarea polaritatii tensiunii condensatorului;

c)-inversarea curentului sursei;

d)-inversarea curentului de sarcina.

Se considera starea initiala cand conduce tiristorul T1 si se da impuls de

comanda pe tiristorul T2,iar condensatorul se incarca cu polaritatea indicata in

fig. 3.a.

Datorita tensiunii condensatorului ,in circuitul celor doua tiristoare apare

curentul de comutatie iK care realizeaza intrarea in conductie a tiristorului T2,

iar pe T1 il blocheaza.

Curentul id al sursei se va inchide acum prin T2 dar va circula tot prin

semisecundarul stang al transformatorului ,astfel circuland si prin

condensatorul C pe care il va incarca cu polaritate inversata(fig. 3.b).

Priza intermediara din partea stanga a primarului determina curentul de

circulatie al diodei D1 , curentul iD1,a carei aparitie se datoreaza energiei

inmagazinate in inductivitatea dintre prizele marginale.

Acest curent ajuta la inversarea polaritatii condensatorului ,care se va

incarca cu ceva peste 2Ud datorita curentului iD1.Daca nu ar exista

inductivitatea de comutatie Lk condensatorul C s-ar descarca prin dioda D1 si

tiristorul T2.

Cand tensiunea condensatorului atinge 2Ud curentul sursei se comuta pe

dioda D2 si in sursa se va inversa;de aceea se spune ca aceste invertoare

comuta pe partea de curent continuu.

Fig. 3. Fazele de functionare ale invertorului paralel cu sarcina pasiva

1.2 Invertoare monofazate cu stingere independenta

Partea de forta are o constructie identica cu schema unui variator de

tensiune continua de patru cadrane.

Exista doua variante :schema in punte care contine petru comutatoare statice

(T1,T2,T3 si T4) cu cele patru diode de fuga corespunzatoare montate ca in

figura 4 si schema cu doua surse(sau cu o sursa cu punct median),care se

compune doar din doua comutatoare statice(T1 si T2) si doua diode de fuga ca

in figura 5.In figura este indicat si modul de comanda pentru invertor.

Fig. 4. Invertorului monofazat in punte cu stingere independenta (schema in punte)

La schema in punte,comutatoarele statice T1 si T3 respectiv T2 si T4 se

comanda deodata si in mod alternativ.

Impulsurile de amorsare a T1 si T2 corespund cu impulsurile de blocare

pentru T3 si T4.

Fig. 5. Invertorul monofazat in punte cu stingere independenta (schema cu sursa cu punct median)

2 Invertoare polifazate cu comutatie fortata

2.1 Invertoare trifazate in punte

Un invertor multifazat se obtine prin montarea mai multor invertoare

monofazate care vor fi comandate cu defazaj corespunzator pe faze.La

invertoarele trifazate cele trei invertoare monofazate sunt conectate cu defazaj

de 2../3.

In figura 6 se reprezinta schema principala a unui invertor trifazat in

punte,unde cu CS s-au notat comutatoarele statice cu tiristoarele si diodele de

curent reactiv invers necesare .La tensiune continua Ud constanta ,

amplitudinea tensiunii dreptunghiulare pe partea alternativa va fi constanta

(daca nu se foloseste reglajul prin unghi de comanda sau prin impulsuri).

Fig. 6. Invertorul trifazat in punte si forma tensiunii de iesire

2.2 Variante de invertoare clasificate in functie de modul de

Stingere

2.2.1 Invertoare cu stingere autonoma(cu stingere in ordinea fazelor

sau intre faze)

Asemanator invertoarelor paralele monofazate ,pe atingere se utilizeaza

condensatoare legate intre doua faze,iar stingerea unui tiristor in conductie este

realizata prin aprinderea urmatorului tiristor.

In figura 7a si b sunt reprezentate doua variante de invertoare cu stingere

automata.In figura 7 a se arata un invertor de tensiune care se alimenteaza de

la o sursa cu caracter de generator de tensiune realizat de condensatorul de

filtraj C.

La iesire ,forma tensiunii este dreptunghiulara , iar curentul este determinat de

sarcina.Daca sarcina este inductiva ,forma tensiunii depinde de forma

curentului deoarece poate sa apara si in cazul cand curentul la aprinderea unei

faze noi circula prin dioda de curent invers(D1D6) in schema exista si diode de

separare (Ds1Ds6)care impiedica descarcarea condensatorilor de stingere in

momente diferite.Durata de conductie a tiristoarelor este de 1200.Secventa de

comanda a tiristoarelor este indicata de ordinea lor de numerotare.

Fig. 7.a. Invertor trifazat cu stingere automata de tensiune

Se presupune ca la un moment dat sunt in conductie doua tiristoare pe o

durata de 600 de exemplu T1 si T2 apoi T2 si T3 si asa mai departe.Stingerea

tiristorului T1 are loc prin aprinderea lui T3 care negativeaza anodul tiristorului

T1 aplicand tensiunea condensatorului C13.

Fig. 7.b. Invertor cu stingere automata care se alimenteaza de la sursa cu caracter de generator de curent realizat prin inductivitatea de valoare mare L in circuitul de cc ??????

Dioda Ds1 protejaza tiristorul T1 la supratensiunea datorita intreruperii

curentului in circuitul de iesire R,iar dioda D1 permite trecerea curentului

invers de natura inductiva.Inductivitatile L1,L2 si L3 cu punct median sunt

inductivitati de comutatie.

In figura 7 b s-a reprezentat un invertor cu stingere automata care se

alimenteaza de la o sursa cu caracter de generator de curent realizat prin

inductivitatea de valoare mare L in circuitul de curent continuu,care poate

asigura forma dreptunghiulara a curentilor la iesirea din invertor.Functionarea

este asemanatoare invertorului descris anterior .In aceasta schema lipsesc

diodele de curent invers deoarece curentul nu este determinat de sarcina ci este

impus de sursa.

2.2.2 Invertoare cu stingere de grup

Un astfel de invertor este reprezentat in figura 7 c unde fiecare ramura a

puntii este stinsa de la un condensator comun C4 .Tiristoarele T1,T3 si T5 din

ramura superioara a puntii pot fi stinse prin tiristoarele de stingere T7 si T In

acest moment condensatorul de stingere se descarca prin diodele D4,D6 si D2 din

ramura inferioara a puntii si stinge tiristorul de conductie.

Fig. 7.c. Invertor trifazat cu stingere de grup

Im mod asemanator se procedeaza pentru tiristoarele de stingere T9 si T10.

Deoarece polaritatea condensatorului se inverseaza dupa fiecare proces de

stingere ramurile superioare si inferioare ale invertorului vor fi stinse in mod

alternativ.

Condensatorul de comutatie C7 este legat in paralel cu sursa de alimentare Ud

din acest motiv intre acest condensator si sursa trebuie montate inductivitatile de

comutatie Lk deoarece in momentul stingerii polaritatea ramurilor de curent

continuu ale invertorului se inverseaza pentru un timp scurt.Socurile de curent

produse in momentul unei stingeri in inductantele de comutatie prin intermediul

diodelor D7 si D8 se produc curenti care vor fi debitati spre sursa de curent

continuu.Aceste inductante produc supratensiuni pe partea de invertor ,care sunt

cu atat mai mici cu cat este mai mare raportul de transformare.Solicitarea de

tensiune a diodelor D7 si D8 creste insa cu marirea acestui raport.

2.3.2 Invertoare cu stingere pe faza

In figura 7 d s-a reprezentat un invertor cu trei condensatoare de stingere

(Ck) care sting alternativ tiristoarele dintr-o ramura superioara si inferioara

puntii.Fiecare condensator lucreaza pe o faza a invertorului.

Fig. 7.d. Invertor trifazat cu stingere independenta

Inceputul stingerii tiristorului T1 este determinata de aprinderea tiristorului T7.

Inductivitatea de comutatie Lk legata in serie cu condensatorul Ck impiedica

descarcarea directa a condensatorului prin dioda de curent invers D1.

Inductivitatea Lk serie limiteaza curentul de stingere semisinusoidal.Valoarea

maxima a curentului semisinusoidal trebuie sa fie mai mare decat cel mai mare

curent de sarcina care trebuie sa fie stins.Si la acest montaj dupa o stingere se

inverseaza polaritatea condensatorului astfel stingerea va fi in mod alternativ pe

ramurile superioare , respectiv inferioare ale invertorului.

Inductivitatea de comutatie serie produce pe condensator o tensiune mai mare

decat tensiunea sursei Ud astfel solicitarea la tensiune a tiristoarelor este mai

mare.

2.2.4 Invertoare cu stingere independenta

In figura 7.e se reprezinta un invertor la care fiecare ramura a puntii are un

circuit propriu de stingere.

Fiecare faza contine un chopper cu tact contrar din aceasta schema conduc

cate doua tiristoare,de exemplu T11 si T12 apoi T13 si T14.

Pentru intreruperea curentului se aprinde unul din tiristoarele blocate .Atunci

condensatorul se descarca prin tiristorul aprins in paralel si intrerupe curentul acestuia.

Fig. 7.e. Invertor trifazat cu circuit propriu de stingere

Si in acest montaj ramurile cun tiristoare si ramurile cu diode de curent invers

in antiparalel sunt separate prin intermediul unor inductivitati de comutatie Lk

cu punct median.

In momentul stingerii diodele de curent invers sunt solicitate in sens invers

pentru un timp scurt la tensiunea dubla a sursei ,deoarece tensiunea

condensatorului se conecteaza pentru moment in serie cu sursa.

De exemplu la stingerea tiristorului T11, in momentul aprinderii lui T13 in

primul moment dioda D4 preia tensiunea Ud+Uc=2Ud.

In figura 7.e in locul comutatorului static CS cu tact contrar se poate utiliza

si alt tip de exemplu o schema de reincarcare.

Aceste tipuri de invertoare cu stingere independenta nu prezinta nici o conditie

in ceea ce priveste aprinderea sau stingerea ramurilor sale :acest lucru permite

in afara posibilitatii de variere a frecventei si modificarea tensiunii de iesire ,de

exemplu comanda prin modularea prin impulsuri ca la variatoarele de tensiune

continua.

3 Analiza procesului de stingere in schemele cu invertoare

3.1 Procesul de stingere in circuite cu bobine cu punct median

Se va studia procesul stingerii in schemele unde tiristoarele si diodele de curent

invers sunt separate prin bobine cu punct median.

Fig.   Invertor trifazat cu circuit propriu de stingere

Se va presupune ca , curentul de sarcina circula prin tiristoarele T11 si T12, prin

faza R si prin perechea exterioara de tiristoare din CS2 in faza T.

Curentul va fi stins prin aprinderea tiristorului T13.In procesul de aprindere

iau parte diodele D1 respectiv D4.Circuitul in care are loc stingerea este desenat

in figura 9.a.

Fig. 9.a. Circuitul de stingere

Fazele R si T ale sarcinii sunt reprezentate de o singura impedanta rezultanta

ceea ce este permis deoarece CS2 conduce in tot timpul procesului de stingere.

La calculul procesului de stingere se va tine seama de conditiile initiale la

momentul t=t1 cand este aprins tiristorul T13.Se presupune pentru simplificare ,

ca pe partea sarcinii inductivitatea este destul de mare pentru a mentine constant

curentul de sarcina adica:

is=Is=ct

Se presupune ca in momentul t1 tensiunea condensatorului are valoarea

initiala:

uc(t1)=-UC1

Se poate scrie relatia dintre curentul de sarcina IS,curentul condensatorului iC

si curentul diodei de curent invers iD1:

ic=Is+iD1

Condensatorul si inductivitatea de comutatie Lk formeaza un circuit oscilant ,

iar curentul condensatorului se adauga curentului de sarcina.

Cu conditia de sus is=Is=ct , curentul condensatorului se va modifica dupa

In figura 9.b s-a prezentat variatia in timp a curentilor si a tensiunilor.

Fig. 9.b. Procesul de stingere

In timp ce tensiunea condensatorului e negativa , pe tiristorul T11 care trebuie

stins ,va fi aplicata o tensiune inversa de blocare.Timpul de polarizare inversa

poate fi obtinut din relatia de mai sus prin anularea acesteia:

3.2. Procesul stingerii in circuite cu bobina de comutatie serie

Se va studia procesul stingerii in schemele unde inductivitatea Lk si

condensatorul Ck sunt legate in serie.

O astfel de schema a fost realizata in figura 7.d . Acest tip de invertoare sunt

cu stingere pe faza.Se va presupune ca sunt in conductie tiristoarele T1 si T2, iar

tiristorul T1 va fi stins cu tiristorul T7 prin aprinderea acestuia in momentul t1.

Astfel o parte din curentul de stingere va circula prin dioda de curent invers D1.

Dupa terminarea comutatiei si reincarcarii condensatorului curentul de

sarcina va fi preluat de dioda D4.

Figura 10.a reprezinta circuitul de comutatie simplificat ,unde fazele R si T

ale sarcinii sunt reprezentate de o singura impedanta rezultanta, ca si in cazul

cursului anterior.

Fig. 10.a. Circuitul de stingere

Conditiile initiale sunt:

UC(t1)=-UC1

unde: iS=IS=ct.

adica se presupune ca inductivitatea L este suficient de mare pentru a mentine

curentul de sarcina la valoare constanta.

Si aici este valabila relatia:

Figura 10.b reprezinta variatia in timp a curentilor si tensiunilor in timpul

procesului de stin

Fig. 10.b. Variatia in timp a curentilor si tensiunilor in timpul procesului de stingere

Pentru calculul duratei de polarizare inversa Δt cu tiristorul T1 se observa ca

dioda D1 este legata paralel cu T1 si ca aceasta va fi polarizata invers doar de

tensiunea de conductie(1,5V) si a diodei D1 pe durata cat conduce dioda.

Variatia tensiunii inverse depinde in mare masura de inductivitatea L􀣌 a

circuitului in paralel cu tiristorul si de configuratia spatiala a acestuia.

Pentru calculul lui Δt se va considera ca in momentul t3 tensiunea de

polarizare inversa isi schimba semnul,deci cand curentul de stingere atinge

valoarea sa maxima.

Conform relatiilor anterioare rezulta:

4 Comportarea invertorului de tensiune

In cele mai multe aplicatii este necesara pe langa modificarea frecventei si

reglarea tensiunii de iesire a invertorului.Exista mai multe posibilitati si anume:

. Reglare pe partea de curent continuu;

. Reglare in interiorul invertorului;

. Reglare pe partea de curent alternativ.

La prima se modifica tensiunea circuitului intermediar de curent continuu

daca alimentarea se face de la redresor,conform figurii 11 unde este prezentat

un convertor de frecventa cu circuit intermediar de curent cintinuu.

Fig. 11. Schema de principiu a convertorului de frecventa cu circuit intermediar de curent continuu

Metoda a doua poate fi realizata prin comanda unghiului de aprindere sau

prin modularea prin impulsuri.

A treia metoda se realizeaza cu ajutorul unui autotransformator sau prin

legatura in serie a mai multor invertoare care sunt comandate cu dublaj

corespunzator.

In continuare se va trata posibilitatea de reglare a tensiunii din interiorul

invertorului.

4.1 Modificarea tensiunii de alimentare prin reglarea unghiului de aprindere

al invertoarelor

Daca tensiunea circuitului intermediar Ud este constanta reglarea tensiunii de

iesire a invertorului trebuie realizata de invertor.Tensiunea dreptunghiulara de

iesire poate fi modificata in ramura corespunzatoare a invertorului prin

micsorarea duratei de aprindere ,respectiv prin intarzierea aprinderii.

Astfel se micsoreaza valoarea medie a tensiunii de iesire desi amplitudinea

undei dreptunghiulare este constanta.

La micsorarea accentuata a tensiunii armonicele superioare cresc in raport cu

fundamentala.

In figura 12 se arata schema unui invertor monofazat in punte.Se presupune

ca perechile de tiristoare T1,T2 respectiv T3 si T4 sunt aprinse simultan in functie

de frecventa de iesire pe o durata de 1800 astfel tensiunea alternativa de iesire

este:

URS=UR0-US0

Fig. 12. Invertor monofazat in punte

In figura 13.a se vede ca forma acestei tensiuni este dreptunghiulara . In

figura 13.b comanda tiristorului T2 fata de T1 ,respectiv a lui T4 fata de T3 este

facuta de un defazaj de unghi .. , iar durata tensiunii alternative pe sarcina va fi

redusa la 1800-.. .Marind unghiul .. scade durata impulsului de tensiune si la

j=1800 dispar complet.

Datorita efectului armonicilor superioare la valorile mari ale unghiului ..

aceasta metoda de reglare a tensiunii poate fi utilizata intr-un domeniu limitat.

Fig. 13. Forma tensiunii pe sarcina pentru diferite perioade de conductie a tiristoarelor

In figura 14.a se prezinta reglajul tensiunii unui invertor trifazat resupunand

ca tiristoarele T1T6 sunt conectate fiecare pe o durata de 1800 in ordinea

corespunzatoare numerotatiilor , tensiunea de iesire va avea forma din figura 14.b.

a)

b)

Fig. 14. Reglajul tensiunii la invertorul trifazat in punte

Tensiunea de linie URS aplicata sarcinii ,care este conform relatiei de mai sus ,

pentru o durata de constructie a tiristoarelor de 1800,va fi compusa din impulsuri

de durata de 1200.Celelalte doua tensiuni de linie sunt asemanatoare:

uST=uS0-uT0 ; uTR=uT0-uR0

Pentru cele trei tensiuni de linie se poate scrie totdeauna relatia:

uRS+uST+uTR=0

Daca sarcina este simetrica tensiunile pe faza se obtin din tensiunile de linie

dupa formulele:

uR= ..

..(uRS-uTR)=uR0.. ..

..(uR0+uS0+uT0)

uS= ..

..(uST-uRS)=uS0.. ..

..(uR0+uS0+uT0)

uT= ..

..(uTR-uST)=uT0.. ..

..(uR0+uS0+uT0)

In figura 14.b s-a reprezentat tensiunea fazei R,adica UR care are forma in

trepte ,cu valorile Ud/3 respectiv 2Ud/3.

Si la invertoarele trifazate tensiunea de iesire poate fi reglata prin modificarea

duratei de conductie a tiristoarelor.

Daca in ramurile invertorului durata de conductie a tiristoarelor este mai mica

de 1800,potentialul ramurii respective nu poate fi determinat univoc,deoarece pe

durata cand ambele tiristoare sunt blocate acesta depinde de curentul de faza si

de directia curentului.

Daca sarcina este pur-ohmica nu sunt probleme deoarece in diodele de curenti

inversi D1D6 nu circula curent.Insa sarcina este inductiva,prin diode pot exista

in anumite momente curenti care ingreuneaza studiul variatiei tensiunii.

4.2 Modelarea prin impulsuri a tensiunii de iesire

Pentru reglarea tensiunii de iesire la invertoare se mai utilizeaza metoda de

modulare prin impulsuri intalnita si la variatoarele de tensiune continua.

Principiul acestei metode consta din conectarea si deconectarea de mai multe

ori a unei ramuri a invertorului pe durata unei singure semiperioade,

corespunzatoare frecventei de iesire.

Astfel valoarea medie a tensiunii de iesire poate fi variata in mod continuu.

In figura 15.a se poate urmarii modul de functionare intr-un astfel de regim

de invertor.In cazul in care se presupune ca sunt in conductie CS1 si CS2

tensiunea continua Ud este aplicata fazelor R si T ale sarcinii ,deci circuitul

intermediar se va inchide prin sarcina prin intermediul lui CS1 si CS2.Tensiunea

continua este aplicata fazelor R si T ale sarcinii ,deci circuitul intermediar se va

inchide prin sarcina prin intermediul lui CS1 si CS2.

Daca se deconecteaza CS2 si daca sarcina are caracter inductiv curentul de

sarcina va parcurge in continuare prin CS1 si dioda de curent invers D5 , in timp

ce intre fazele R si T ale sarcinii tensiunea este nula.

Aceasta etapa de functionare este reprezentata in figura 15.b.

Daca se deconecteaza CS1 curentul de sarcina va circula asemanator prin CS2

si D4 (fig 15.c).

Daca se deconecteaza si al doilea comutator static , curentul de sarcina va

trebui sa circule prin diodele D4 si D5 si va avea sens contrar tensiunii continue

Ud' adica va avea loc debitarea de energie spre sursa.

In acest timp pe fazele R si T apare tensiunea inversa -Ud' etapa care este

prezentata in figura 15.d.

Conform celor aratate,pe sarcina pot exista trei situatii de tensiune, si anume:

alimentarea sarcinii cu tensiunea +Ud' ,regimul liber U=0 si debitarea de energie

spre sursa la -Ud .Daca conduc doua comutatoare(tensiunea pe sarcina este

pozitiva)are loc transfer de energie de la sursa de curent continuu spre partea de

curent alternativ a sarcinii.

Daca conduce un comutator si o dioda (tensiunea sarcinii este 0)nu are loc

schimb de energie intre sursa si sarcina.

Fig. 16. Variatia tensiunii prin modificarea momentului de aplicarea impulsurilor de comanda ale tiristoarelor

In sfarsit , daca conduc doua diode de curent invers(tensiunea pe sarcina este

negativa) are loc transfer de energie spre sursa de alimentare de curent

continuu.

Fig. 17. Invertor trifazat de curent cu circuit intermediar de curent continuu

Pe perioada T/2 corespnzatoare frecventei de iesire,tensiuea are valoarea +U

respectiv -Ud .

Valoarea medie a tensiunii alternative prin impulsuri pe o semiperioada T/2

poate fi modificata prin varierea raportului de conectare si deconectare

λ=T1/(T2+T1).

Aceste solutii prezentate se numesc pe scurt invertoare de tensiune .Cele mai

multe din aceste variante pot functiona in regim de transfer de energie in sens

invers:astfel este rezolvata functionarea in regim de generator a unui motor

asincron.

Este posibila de asemenea inversarea sensului de rotatie a motorului ,insa in

ambele cazuri redresorul de retea trebuie construit cu tiristoare in antiparalel.

5 Comportarea invertorului de curent

O alta varianta a convertoarelor de frecventa cu circuit intermediar de curent

continuu este aceea la care circuitul intermediar are caracter de sursa de curent.

Un astfel de invertor a fost prezentat in schemele unde stingerea s-a facut cu

condensator intre fazele sarcinii care combinat cu un redresor comandat va

determina un convertor de frecventa cu circuit intermediar cu caracter de sursa

de curent.

Astfel de convertoare sunt utilizate preponderent la alimentarea cu tensiune de

frecventa variabila a motoarelor asincrone(de obicei cu rotorul in scurtcircuit).

Configuratia din figura 17 prezinta un invertor care contine relativ putine

elemente pasive.Circuitul intermediar de curent continuu este alimentat de la un

redresor trifazat in punte simetric comandat.Circuitul intermediar este cuplat la

invertor prin intermediul unei bobine de soc cu inductivitate destul de mare.

Invertorul este de asemenea simetric trifazat in punte ,cu condensatoarele de

stingere conectate cu tiristoarele de comutatie fortata.

Aceste condensatoare ,pentru descarcarea nedorita sunt separate la iesirea

invertorului prin diode.La iesirea invertorului este conectat motorul asincron cu

rotorul in scurtcircuit care urmeaza a fi reglat.

Dupa cum se vede , in aceasta schema nu figureaza condensatorul de valoare

mare,necesar la invertoarele de tensiune si nu sunt necesare diodele de fuga.

Datorita condensatorului de filtraj si existentei bobinei de soc cu inductivitate

relativ mare, tensiunea pe partea de curent continuu a invertorului este

determinata de motor,in timp ce curentul din circuitul intermediar este mentinut

la o valoare practic constanta in demersul unui tact de catre bobina de soc.

Invertorul conecteaza acest curent aproximativ constant de la o faza a

motorului la faza urmatoare,intr-un ritm determinat de frecventa impulsurilor

de aprindere de sase ori pe perioada.

Astfel de curenti de faza au o forma aproximativ dreptunghiulara ,iar

tensiunea la borne variaza aproximativ sinusoidal daca facem abstractie de

varfurile de tensiune de autoinductie.

Aceste supratensiuni se suprapun pe sinusoida de sase ori intr-o perioada si

apar pe inductivitatea tranzitorie a motorului datorita comutatiei circuitului.

Fig. 17. Invertor trifazat de curent cu circuit intermediar de curent continuu

Aceasta variatie aproximativ sinusoidala a tensiunii de iesire in urma reactiei

motorului fapt ce a condus la denumirea de convertor cu unda cvasisinusoidala.

Comutatia curentului de pe o faza a motorului pe alta nu poate fi prea rapida

deoarece apar tensiuni foarte mari de autoinductie.Comutatia lenta necesita

condensatoare de stingere cu capacitate relativ mare ,insa acest neajuns este

echilibrat de faptul ca nu este necesar condensatorul de filtraj.Comutatia lenta

de curent mai este favorabila si din punct de vedere al armonicelor.

Din cauza varfurilor de tensiune de autoinductie ,care apar in urma comutatiei

frecventa maxima limita practic,nu este determinata de parametrii dinamici ai

tiristoarelor ,ci de solicitarile maxime admisibile de tensiune.Din acest motiv un

alt avantaj fata de invertoarele de tensiune este ca nu sunt necesare tiristoare

rapide.

Deoarece tensiunea continua a invertorului este formata in mod liber de

tensiunile motorului.In acest caz,daca viteza motorului depaseste viteza sincrona

a motorului determinata de frecventa de lucru ,atunci se inverseaza polaritatea

tensiunii continue.

Daca in acelasi timp circuitele de reglaj aplica redresorului de retea o

comanda corespunzatoare unui regim de invertor ,atunci in mod automat apare

franarea cu recuperare in regim de generator a motorului asincron.

Deci ,invertorul de curent prin natura lui este capabil de a functiona in regim

de generator .Astfel se poate obtine o actionare reglabila in patru cadrane fara a

fi necesare doua redresoare de retea ca in varianta invertoarelor de tensiune.

Acest lucru reprezinta evident un avantaj important fata de invertoarele de

tensiune .Pe langa caracterul de noutate si avantajele mai sus amintite au

contribuit la raspandirea foarte larga in ultimul timp a actionarilor prin aceste

invertoare.