Автономные резонансные инверторы (АИР).

АИР предназначены для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение повышенной частоты от 500 до 10000 Гц и выше. Наиболее распространенными потребителями таких преобразователей являются: индукционное плавление металлов, индукционный нагрев, закалка деталей: они используется в составе источников переменного напряжения повышенной частоты, для преобразования постоянного напряжения одной величины в постоянное напряжение другой величины. В последнем случае выходным напряжением является выпрямленное и сглаженное напряжение инвертора.

АИР обычно выполняются в однофазном варианте, преимущественно по мостовой схеме с использованием однооперационных тиристоров. Конденсатор в АИР может включаться параллельно нагрузке или последовательно с ней. В зависимости от этого различают параллельные или последовательные АИР. Процессы, протекающие в АИР, характеризуются колебательным (резонансным) перезарядом конденсатора в цепи с индуктивностью, в которую может входить индуктивность нагрузки.

Последовательный АИР

АИР состоит из инверторного моста на тиристорах VS1-VS4 и последовательно включенных в его диагонали конденсатора С, нагрузки Z_н  и дополнительного дросселя L. Кривая тока выходной цепи инвертора i_и (t) (тока нагрузки i_н) формируется путем попарного отпирания накрест лежащих тиристоров инверторного моста. Характер зависимости i_и(t) обуславливается колебательным процессом перезаряда конденсатора С с частотой:

                                ,                           (6.2)

где f_o- частота последовательного колебательного контура, образованного реактивными элементами выходной цепи, при его подключении проводящими тиристорами к источнику питания Е.

В этой схеме частота собственных колебаний контура f_o  связана с частотой следования отпирающих импульсов на тиристоры инверторного моста f соотношением f_o>f . Благодаря этому, колебательные процессы перезаряда конденсатора с близким к синусоидальному законом изменения тока i_н=i_и заканчиваются до отпирания очередной пары тиристоров инвертора, а в кривых тока нагрузки и источника питания создаются паузы. Токовая пауза необходима для проведения операции восстановления запирающих свойств тиристоров. По окончании перезаряда, например к моменту времени t₁, напряжение на конденсаторе U_Cm>E в связи с чем, к проводящим тиристорам, в данном случае VS3 и VS4, прикладывается обратное запирающее напряжение (U_Cm-E)/2. Длительность перезарядных процессов конденсаторов, равная половине периода собственных колебаний контура T_o/2=1/(2f_o), определяет длительности открытого состояния тиристоров и двуполярных импульсов кривой напряжения инвертора U_и. Наличие в кривой тока нагрузки паузы, характеризует работу АИР с естественным режимом запирания тиристоров. Необходимое при этом различие в частотах f_o и f  подчиняется условию поддержания обратного напряжения с целью их запирания:

                                  ,                    (6.3)

где t_п.в – время, предоставляемое тиристору для восстановления запирающих свойств; K_зап- коэффициент запаса, K_зап=1,2…1,5; t_в – паспортное время выключения тиристора.

рисунок 6.2