Резонансний інвертор

4 робочих тиристори, зібраних за однофазною мостовою схемою, в діагональ змінного струму вмикається коло навантаження, комутаційна індуктивність виноситься в коло постійного струму. Параметри опору навантаження, а також комутуючі елементи вибираються з умови забезпечення коливального характеру зміни струму навантаження. Максимальна напруга на конденсаторі при перезаряді, має бути більше за напругу джерела постійної напруги.

Часові діаграми паралельного резонансного інвертора

При відпиранні тиристорів ${\displaystyle VS2}$ і ${\displaystyle VS3}$ (момент ${\displaystyle \vartheta _{1}}$ на часовій діаграмі) комутуючий конденсатор С заряджається від джерела постійної напруги ${\displaystyle E_{d}}$. Параметри елементів схеми вибираються таким чином, щоби заряд конденсатора відбувався за коливальним законом і струм тиристорів спадав до нуля (момент ${\displaystyle \vartheta _{2}}$) раніше миті відпирання наступної пари тиристорів (момент ${\displaystyle \vartheta _{3}}$). Протягом інтервалу ${\displaystyle \vartheta _{2}}$ … ${\displaystyle \vartheta _{3}}$ жоден з тиристорів не проводить струм і вхідний струм ${\displaystyle i_{d}}$ дорівнює нулю. Напруга на тиристорах ${\displaystyle VS2}$ і ${\displaystyle VS3}$ при цьому, дорівнює половині різниці напруги джерела живлення ${\displaystyle E_{d}}$ і комутуючого конденсатора ${\displaystyle U_{c}}$. Напруга uc на проміжку ${\displaystyle \vartheta _{2}}$ … ${\displaystyle \vartheta _{3}}$ повинна перевищувати ${\displaystyle E_{d}}$, щоби напруга на тиристорах ${\displaystyle VS2}$ і ${\displaystyle VS3}$ протягом цього інтервалу залишалася негативною.

У мить ${\displaystyle \vartheta _{3}}$ відпираються тиристори ${\displaystyle VS4}$ і ${\displaystyle VS1}$ і до тиристорів ${\displaystyle VS2}$ і ${\displaystyle VS3}$ прикладається напруга ${\displaystyle U_{c}}$. Конденсатор перезаряджається, і напруга на тиристорах ${\displaystyle VS2}$ і ${\displaystyle VS3}$ змінює полярність. Кут запирання тиристорів ${\displaystyle \beta }$ складається з двох складових: кута непровідності тиристорів інвертора ${\displaystyle \beta _{1}}$ і власне кута запирання ${\displaystyle \beta _{2}}$. У мить часу ${\displaystyle \vartheta _{4}}$ струм крізь тиристори ${\displaystyle VS4}$ і ${\displaystyle VS1}$ припиняється і напруга на комутуючому конденсаторі змінюється за таким же законом, що і в проміжку ${\displaystyle \vartheta _{2}}$ … ${\displaystyle \vartheta _{3}}$. При відкриванні тиристорів ${\displaystyle VS2}$ і ${\displaystyle VS3}$ (мить ${\displaystyle \vartheta _{5}}$) цикл роботи інвертора повторюється.

Кут провідності тиристорів:

${\displaystyle \lambda ={\frac {\omega }{\omega _{0}}}\pi ={\frac {pi}{\sqrt {{\frac {1}{F}}-{\frac {B^{2}}{4}}}}}}$;

де ${\displaystyle B={\frac {1}{\omega Cr_{n}}}-}$ коефіцієнт навантаження; ${\displaystyle F=\omega ^{2}{\frac {L_{H}L_{d}C}{L_{d}+L_{H}}}-}$частотний коефіцієнт. Середнє значення вхідного струму:

${\displaystyle I_{d}={\frac {1}{\pi }}\int _{0}^{\lambda }I_{m}\sin({\frac {\pi }{\lambda }})\vartheta d\vartheta ={\frac {2\lambda I_{m}}{\pi ^{2}}}}$

У режимі переривчастого вхідного струму напруга на навантаженні, комутуючому конденсаторі і на тиристорах залежить не тільки від параметрів навантаження, робочої частоти, величини ємності комутуючого конденсатора, але також і від величини кута провідності ${\displaystyle \lambda }$. Максимальні значення прямої і зворотної напруги на тиристорах можна визначити:

${\displaystyle {\text{U}}_{\text{пр.max}}\approx {\sqrt {2}}U_{H}}$

${\displaystyle {\text{U}}_{\text{зв.max}}\approx {\sqrt {2}}U_{H}\sin \beta _{2}}$

Порівняння характеристик паралельного інвертора струму і резонансного паралельного інвертора показує, що характер основних залежностей в обох інверторах приблизно однаковий. У резонансному інверторі швидкість наростання струму тиристора порівняно мала, оскільки форма імпульсу струму синусоїдальна, і тому не потрібно спеціальних пристроїв для обмеження ${\displaystyle di/dt}$. Тому резонансний інвертор може бути використаний за більш високої вихідної частоти. Крім того, в резонансному інверторі можна отримати великі значення кутів запирання.