Dependence of Current Inverter Critical Frequencies on its Load Parameters

CD. In the circuit the role of additional valves (VD1 and VD2, 
Fig. 2) is very important, namely: after charging the switching 
capacitor until the opening of the next control valve, they 
prevent the capacitor discharge to the inverter transformer, so 
that at the time of opening the next control valve there is always 
the maximum voltage of the switching capacitor. 
The operation of ACI with CD at a frequency higher than 
some critical value 
ƒ
к
does not differ from the operation of ACI 
without CD, since in this case the additional gates do not play a 
significant role. However, at a frequency lower than some 
critical value in the ACI without CD there is a failure of 
commutation and inverter overturning, whereas due to the 
presence of additional gates the ACI with CD keeps the circuit 
operability. 
The work of ACI with CD at 
ƒ < ƒ
к
for each half-period is 
done as follows. Let's assume that at some point of time the 
valve VT4 is running and the switching capacitor C has a 
maximum voltage U
max
=𝑈𝑈
𝐶𝐶
0
.When the valve VT3 opens, the 
capacitor starts discharging and its discharge current will 
extinguish the valve VT4. The capacitor will be further 
discharged through the inductance circuit L
0
. After complete 
discharge the charging process to 𝑈𝑈
𝐶𝐶
0
with opposite polarity will 
start. Due to the valves VD1 and VD2 the capacitor voltage will 
remain unchanged and equal to 𝑈𝑈
𝐶𝐶
0
until the next controlled 
valve is opened. When valve VT4 is opened, the process will 
repeat. 
Thus, in each half period the polarity of the voltage on the 
commutating capacitance terminals changes with the same 
frequency as the positive pulses to the ACI controlled valves 
with the CD. Therefore, an alternating voltage of the desired 
frequency is produced on the switching capacitance and in the 
primary winding of the transformer. This voltage is transformed 
into the secondary of the transformer and fed to the load. 
The duration of recharge of the switching capacitor from 
∓𝑈𝑈
𝐶𝐶
0
to
±
𝑈𝑈
𝐶𝐶
0
is denoted by the letter τ
1 
(Fig. 3). During this time 
interval the load voltage increases, and at time t= τ
1 
it reaches its 
amplitude value. The capacitance current decreases from 
maximum (i
Cmax
= ±i
0
) to zero. 
After the switching capacitor is fully charged until the 
opening of the next controlled valve, the voltage at its coils 
remains constant and equal to 𝑈𝑈
𝐶𝐶
0
. The interval from the 
moment of reaching the maximum value of 𝑈𝑈
𝐶𝐶
0
until the 
opening of the next controlled valve is called the period of the 
steady state charge of the switching capacitor and denoted by the 
letter τ
2
(Fig. 3). In the time interval τ
2
there is no capacitance 
current (i
C 
= 0) and the voltage at the receiver terminals U
n
decreases. 
From the described physical process in the circuit of the 
ACI with CD, when operating at a frequency less than the 
critical one, we can see that the half-period of the obtained AC 
voltage is equal to the sum of time intervals τ
1
and τ
2
, i.e. 
1
2
1
2
T
τ τ
= +
The time interval τ