ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.04.2019
Просмотров: 2032
Скачиваний: 7
41
Рисунок 26 - Диаграммы напряжений и токов в трехфазном мостовом
автономном инверторе напряжения при угле проводимости вентилей 180
эл.град и различных коэффициентах мощности нагрузки: а) > 0,528;
б) < 0,528
где - среднее значение тока потребляемого от источника питания.
Коэффициент полезного действия (КПД) идеального преобразователя
= 1.
Тогда можно записать уравнение баланса мощностей на входе и
выходе АИН
Отметим, что в равенстве мы пренебрегли всеми высшими гар-
мониками. Поэтому фактически всегда
Равенство выполняется тем точнее, чем ближе по форме к синусоиде
ток .
Из равенства с учетом следует:
=
.
Амплитуда тока через полупроводниковый ключ
где
- амплитуда фазного тока.
Амплитуда напряжения на полупроводниковом ключе
.
42
3. Регулирование величины и формы напряжения в АИН.
Импульсная модуляция в АИН
Регулирование напряжения на выходе АИН может осуществляться с
помощью импульсной модуляции. Из импульсных методов регулирования
выходного напряжения наибольшее распространение получили широтно-
импульсное регулирование (ШИР) и широтно-импульсная модуляция
(ШИМ) Частота модуляции (несущая частота) должна быть хотя бы на
порядок выше, чем наибольшая частота выходного напряжения.
Модуляция при ШИМ и ШИР осуществляется подачей на вход
системы
управления
напряжения
управления
(модулирующего
напряжения) определенной формы. Это напряжение сравнивается с
пилообразным опорным напряжением (развертывающим напряжением).
При изменении амплитуды модулирующего напряжения изменяется
величина выходного напряжения.
При ШИР кривая выходного напряжения инвертора формируется в
виде серии импульсов определенной частоты и одинаковой амплитуды и
длительности. Регулирование напряжения осуществляется изменением
относительной длительности импульсов. На рис. 27 а показан вид
напряжения на выходе однофазных АИН, выполненных по однофазной
мостовой схеме или схеме с разделенным источником питания. Там же
показана гладкая составляющая
, полученная усреднением средних
значений напряжения за период модуляции. Она остается прямоугольной и
повторяет форму управляющего (модулирующего) напряжения.
При широтно-импульсной модуляции (ШИМ) одновременно обеспе-
чивается регулирование напряжения на выходе АИН и изменение его по
квазисинусоидальному закону. На рисунке 27 б показан вид напряжения Uн
на выходе однофазных АИН, выполненных по однофазной мостовой схеме
или схеме с разделенным источником питания. При ШИМ кривая
выходного напряжения
формируется в виде импульсов переменной
длительности, модулированных чаще всего по синусоидальному закону.
Регулирование
напряжения
осуществляется
изменением
длительности импульсов при сохранении закона модуляции (см. рис. 27 б).
Там же показана гладкая составляющая
, полученная усреднением
средних значений напряжения за период модуляции. Она оказывается
синусоидальной и повторяет форму управляющего (модулирующего) на-
пряжения. По существу это первая гармоника напряжения.
Модуляция может быть синхронной, когда несущая частота кратна
частоте управления и изменяется одновременно с ней. При асинхронной
модуляции несущая частота неизменна при изменении частоты
управления, не всегда хотя бы на порядок выше наивысшей частоты
управления. Наиболее широко применяется асинхронная модуляция.
43
Опорное напряжение при импульсной модуляции в автономных
преобразователях всегда имеет пилообразную форму.
Однако, форма «пилы» может быть разной. В зависимости от формы
«пилы» модуляция управляющего импульса
происходит по переднему
фронту, как показано на рис. 28 а, или аналогично по заднему фронту.
Рисунок 27 – Диаграммы напряжений на нагрузке (Un), опорного
(Uоп) и управляющего (Uy) в однофазном мостовом инверторе напряжения
при ШИР (а) и ШИМ (б)
Рисунок 28 – Фронтовая (а) и центрированная (б) ШИМ
44
Рисунок 29 – Формирование времени
задержки
Такая модуляция обычно применяется в
однофазных
схемах
и
в
преобразователях
постоянного напряжения.
В трехфазных АИН для исключения одно-
временного переключения транзисторов в разных
фазах применяют модуляцию по обоим фронтам.
Эту ШИМ называют центрированной (см. рисунок
30 б).
Из рис. 30 видно, что при выключении одного
транзистора сразу подается сигнал на включение
противофазного. При этом возможно короткое
замыкание источника питания на время переходного
процесса
переключения
транзисторов.
Для
исключения возникающего при этом выброса тока
применяют
задержку
включения
очередного
транзистора. На рис. 29 показано, как формируется
время задержки. Это время составляет несколько
микросекунд
или
доли
микросекунды
в
зависимости от частотных свойств транзисторов.
4. Регулирование напряжения в
трехфазных АИН
В трехфазных АИН может применяться как
ШИР, так и ШИМ. Наибольшее применение в
настоящее время имеет ШИМ. Поэтому в основном только она
рассматривается ниже. Существует много способов реализации ШИМ. Мы
рассмотрим три:
Рисунок 30 - Временные
диаграммы напряжения в
трехфазном АИН с
симметричным источником
питания
45
1)формирование средних напряжений на выводах (формирование
средних за период несущей частоты напряжений по отношению к средней
точке источника питания);
2)формирование фазных напряжений с помощью пространственного
вектора;
3)формирование фазных токов.
Формирование напряжений на выводах по отношению к средней
точке источника питания
Рисунок 31 – Трехфазный АИН с симметричным источником питания
На рис. 31 изображен трехфазный АИН с симметричным
источником питания. Средняя точка источника питания (нуль источника
питания) может быть искусственной, то есть созданной одинаковыми рези-
сторами или конденсаторами.
Кроме значимых состояний (нормальных), есть состояния
закорачивания фаз либо включением вентилей V1, V3, V5, либо V2, V4, V6.
При этом напряжение на выходе равно нулю.
На каждом фазном выводе независимо от других фаз формируется
синусоидальное напряжение по отношению к средней точке источника
питания.
При этом процессы полностью аналогичны ШИМ в однофазных
АИН. На рис. 32 видно, что напряжения на фазных выводах по отношению
к средней точке источника питания
вырезаются из соответствую-
щих напряжений, приведенных на рис. 31. При ШИР и ШИМ гладкие
составляющие (средние за период несущей частоты значения)
повторяют управляющие напряжения
.
В линейном напряжении U АВ при суммировании U
А0
, U
b0
исчезли отрицательные прямоугольные участки, то есть улучшилась форма
напряжения.
Максимальная
амплитуда напряжения на фазном выводе по