ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ИНВЕРТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Регулирование выходного напряжения Демонстрация широтно-импульсного регулирования Изменяя фазовый сдвиг между импульсами управления двух полумостов, можно регулировать среднее значение выходного напряжения. Изменяя длительность составляющих импульсов выходного напряжения, будем изменять и гармонический состав выходного напряжения.

Регулирование выходного напряжения Демонстрация метода геометрического суммирования Из векторной диаграммы следует:Действующее значение напряжения на нагрузке определяется выражением:

Улучшение гармонического состава выходного напряжения Требования к фильтрам: 1) коэффициент передачи основной гармоники должен быть близок к единице; 2) фазовый сдвиг первой гармоники, вносимый фильтром, должен быть минимальным; 3) высшие гармоники должны быть ослаблены до уровня, соответствующего требованиям конкретного преобразователя; 4) токи высших гармоник не должны существенно нагружать вентили преобразователя; 5) фильтры должны быть минимизированы по массогабаритным показателям и стоимости. Использование выходных фильтров характеристическое сопротивление резонансная частота контура

Улучшение гармонического состава выходного напряжения Недостатки способа: 1) наличие нескольких источников постоянного напряжения; 2) сложность схемы силового блока (большое число вентилей); 3) необходимость использования управляемых обратных вентилей; 4) сложность системы управления; 5) сложность регулирования выходного напряжения. Амплитудная модуляция с использованием нескольких источников питания При u 1 =E d1 =0,265E d3, u 2 =E d2 =0,735E d3, u 3 =E d3 коэффициент гармоник по напряжению не превышает 15%

Улучшение гармонического состава выходного напряжения Недостатки способа: 1) сложный трансформатор; 2) большое число управляемых вентилей; 3) необходимость использования управляемых обратных вентилей. Амплитудная модуляция с использованием выходного трансформатора с отпайкой u н 1 =К т 1 Ed, K т 1 =w 4 /(w 1 +w 2 +w 3 ) u н 2 =К т 2 Ed, K т 1 =w 4 /(w 2 +w 3 ) u н 3 =К т 3 Ed, K т 3 =w 4 /w 3

Улучшение гармонического состава выходного напряжения Достоинства способа: 1) все инверторные блоки питаются от одного источника постоянного напряжения; 2) используются простые одинаковые однофазные АИН; 3) в качестве обратных вентилей применяются неуправляемые диоды; 4) с увеличением числа составляющих инверторных блоков уменьшаются пульсации общего тока, потребляемого от источника питания; 5) максимальное напряжение, прикладываемое к вентилям, определяется напряжением источника питания; 6) относительная простота систем управления. Амплитудная модуляция с использованием геометрического суммирования напряжений нескольких АИМ 1) увеличение числа инверторных блоков приводит к увеличению числа управляемых и неуправляемых вентилей; 2) максимальное значение тока, протекающего через вентиль, не зависит от числа инверторных блоков и определяется максимальным током нагрузки (с учетом Кт); 3) сложность осуществления регулирования выходного напряжения внутренними средствами (ШИР). Недостатки:

Улучшение гармонического состава выходного напряжения Амплитудная модуляция с суммированием нескольких выходных напряжений АИН разных частот Каждый инверторный блок формирует прямоугольное напряжение разных частот: f 1 =f н, f 2 =3f 1, f 3 =5f 1, f n =(2n-1)f 1. Коэффициент трансформации выходного трансформатора подчиняется следующей закономерности: К т 2 =К т 1 /3, К т 3 =К т 1 /5 и т.д.

Улучшение гармонического состава выходного напряжения Широтно-импульсная модуляция Однополярная ШИМ Двухполярная ШИМ Среднее значение напряжения на периоде высокочастотной составляющей для случая двухполярной ШИМ: Если изменять последний множитель по закону где Ω – угловая частота выходного напряжения на нагрузке, ν – коэффициент модуляции, то

Улучшение гармонического состава выходного напряжения Выборочное исключение гармоник из кривой выходного напряжения Использование дополнительных коммутаций на полупериоде выходного напряжения Построение кривой выходного напряжения в виде набора ограниченного числа однополярных импульсов одинаковой длительности на полупериоде выходного напряжения аааааа