Трехфазным аналогом однофазной схемы (рис. 7.5, а) будет схема, приведенная на рис. 7.6, а, имеющая шесть ключей 1, 2, 3, 4, 5, 6. Мы, как и прежде, рассматриваем идеализированный случай, полагая для простоты, что соединенные в звезду сопротивления нагрузки – активные. Для количественных оценок примем U = 1 и RА=RВ=RС=R= 1. Разделим период выходного напряжения на шесть интервалов I – VI и условимся коммутировать ключи в начале каждого интервала в порядке их номеров, указанных на рис. 7.6, а. В результате получим диаграмму коммутации, показанную на рис. 7.6, б. Здесь принята так называемая 180° коммутация, т.е. каждый ключ, замкнувшись, продолжает оставаться включенным три интервала, т.е. 1/2 периода или 180°. Включенное состояние ключей отмечено на диаграмме жирными линиями; внизу указанно, какие из ключей замкнуты на каждом интервале.
а 
| 
б
|
Рис. 7.6. Схема трехфазного инвертора (а) и диаграмма коммутации (б)
На интервале I точки А и С связаны с “плюсом” источника, а точка В с “минусом”, т.е. интервалу I соответствует схема на рис. 7.7, а. Нетрудно видеть, что сопротивление цепи между “+” и “-–” составит при принятых величинах 1/2+1=3/2, общий ток будет 1:3/2=2/3, тогда фазные напряжения на I интервале будут: UA I = 1/3, UB I = -2/3 и UC I= 1/3 (положительным принято направление от зажимов А,В,С – к нулю). Если перейти к векторному представлению величин, то получим диаграмму на рис. 7.7, б: результирующий вектор, равный 1, направлен по оси фазы В.
Рассмотрим аналогично интервал II. Здесь точка А связана “+”, а точки В и С – с “–” – схема на рис. 7.8, а. Аналогичными рассуждениями получим фазные напряжения: UA II = 2/3, UB II = -1/3 и UC II = -1/3, векторная диаграмма – на рис. 7.8, б. Результирующий вектор, по прежнему равный 1, сместится по часовой стрелке на 60°.
а б
Рис. 7.7. Диаграммы токов (а) и напряжений (б) на интервале I
| 
|
| а | б |
Рис. 7.8. Диаграммы токов (а) и напряжений (б) на интервале II
Повторяя подобные рассуждения для остальных интервалов, получим диаграммы фазных напряжений на рис. 7.9, а и векторную диаграмму на рис. 7.9, б. Иногда вместо 180° коммутации используют 120° коммутацию, когда каждый ключ замкнут на протяжении двух интервалов. Нагрузка при любой коммутации может быть включена как в звезду, так и в треугольник. В этих вариантах будут несколько изменяться формы напряжений и их амплитуды, но принцип получения трехфазных (в общем случае – m -фазных) напряжений останется неизменным. При активно-индуктивной нагрузке останутся в силе рассмотренные
ранее в однофазном варианте необходимые добавления – диоды, которые шунтируют ключи, и конденсатор, участвующий в процессе перекачки запасаемой в индуктивностях энергии на каждом такте работы схемы.
Изложенный принцип преобразования постоянного напряжения в переменное, основанный на использовании управляемых ключей используется в подавляющем большинстве современных преобразователей частоты. В частности, он используется в автономных инверторах тока, когда на входе инвертора включен реактор, индуктивность которого достаточна для поддержания тока нагрузки практически неизменным в течение полупериода выходной частоты.
| 
|
| а | б |
Рис. 7.9. Диаграммы фазных напряжений
Таким образом, в АИТ задается мгновенное значение тока, он питается от источника тока. Напряжение – зависимая переменная. Обычно нагрузка шунтируется конденсатором в целях создания условий коммутации ключей – тиристоров – и обеспечения нормальной работы при активно-индуктивной нагрузке.