вход Вход Регистрация



Основная идея АИМ модуляции заключается в суммировании (тем или иным способом) выходных напряжений нескольких инверторов, причем эти напряжения могут отличаться друг от друга по величине, фазе и частоте [2,4,5]. На рисунке 4.1 показана схема инвертора такого типа, содержащая n однофазных полумостовых ячеек. Суммирование выходных напряжений ячеек осуществляется с помощью трансформаторов, вторичные обмотки которых включены последовательно. На рисунке 4.2 показаны развертки напряжений в схеме для инвертора, содержащего 5 ячеек, формирующих напряжения, одинаковые по амплитуде, но сдвинутые по фазе на угол /6. Как видно на развертке, показанной на рис. 4.2(е), кривая выходного напряжения имеет гладкую составляющую трапецеидальной формы. При четном количестве ячеек кривая выходного напряжения при переходе через нуль имеет площадку с напряжением равным нулю [2]. Величина каждой ступеньки в кривой выходного напряжения определяется величиной напряжения источника питания и коэффициентом трансформации выходного трансформатора ячейки:

(4.2)

где - коэффициент трансформации выходного трансформатора.

Амплитуда выходного напряжения равна сумме амплитуд каждой вторичной обмотки и при одинаковых параметрах ячеек пропорциональна числу ячеек .

Нетрудно видеть, что путем соответствующего выбора фазового сдвига и коэффициентов трансформации выходных трансформаторов можно добиться того, чтобы гладкая составляющая выходного напряжения была близка к синусоиде, а увеличение числа ячеек приводит к увеличению частоты первой гармоники "пульсаций".


 

К числу недостатков описываемого способа относится тот факт, что установленные мощности всех ячеек, примерно, одинаковы, так как они должны быть рассчитаны на одинаковые напряжения и пропускают общий ток, но активная мощность, отдаваемая разными ячейками и, соответственно, нагрузка на силовые приборы разные, поскольку активная мощность, отдаваемая каждой ячейкой, определяется фазой тока нагрузки по отношению к напряжению данной ячейки и изменяется при изменении параметров нагрузки. Так или иначе, но полная мощность нагрузки делится между ячейками, что удобно для реализации в модульной конструкции, особенно если параметры ячеек выбираются одинаковыми. В этом случае может быть создан достаточно мощный преобразователь, состоящий из набора относительно маломощных, взаимозаменяемых модулей.

Второй способ улучшения спектра выходного напряжения инвертора, использующий метод суммирования нескольких напряжений, заключается в том, что напряжения разных ячеек имеют разные частоты (и амплитуды), подобранные таким образом, чтобы подавить нежелательные (обычно, ближние) гармоники выходного напряжения основной ячейки. Например, если основная ячейка инвертора формирует напряжение прямоугольной формы, то спектр этого напряжения содержит все нечетные гармоники, амплитуды которых убывают пропорционально номеру гармоники. Следовательно, если из этого напряжения вычесть напряжение прямоугольной формы тройной частоты, с амплитудой равной 1/3 от напряжения основной ячейки, то в кривой выходного напряжения будет скомпенсирована третья гармоника и все высшие гармоники, кратные трем. Аналогично, можно подавить пятую гармонику и гармоники кратные пяти и т.д. Схема инвертора подобного типа отличается от схемы, показанной на рис. 4.1, параметрами выходных трансформаторов, поскольку суммируемые напряжения имеют разные частоты и амплитуды. На рис. 4.3 показаны развертки процессов в таком инверторе, состоящем из четырех ячеек, одной основной и четырех вспомогательных, обеспечивающих подавление третьей, пятой, седьмой и одиннадцатой гармоник выходного напряжения (девятая гармоника подавляется за счет напряжения, формируемого ячейкой тройной частоты). Спектральный состав выходного напряжения инвертора, полученный с помощью компьютерного моделирования и представленный на рис. 4.4,


показывает, что, несмотря на внешне "неказистый" вид кривой, ближние гармоники, имеющие ощутимые амплитуды, имеют номера не ниже тринадцатого. Таким образом, высшие гармоники, присутствующие в кривой выходного напряжения могут быть относительно легко подавлены, например, с помощью пассивного фильтра. Достоинством этого способа является и то, что установленная мощность вспомогательных ячеек невелика, поскольку ток нагрузки общий, а амплитуды напряжения на выходе вспомогательных ячеек обратно пропорциональны номеру гармоники, на которую настроена ячейка.

 

© 2018
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру