2.4 Гармонический состав выходного напряжении трехфазного инвертора напряжения при синусоидальной шим выходного напряжения

В случае широтно-импульсной модуляции расчет спектра выходного напряжения инвертора представляет собой достаточно сложную задачу. На гармонический состав выходного напряжения здесь влияют отношение несущей частоты к частоте модуляции и коэффициент модуляции.

При соединении нагрузки звездой без нулевого провода в кривой выходного напряжения инвертора отсутствуют гармоники нулевой последовательности [9]. К гармоникам нулевой последовательности относятся третья и кратные ей гармоники, а также гармоники, кратные несущей частоте. Эти гармоники присутствуют в кривых фазных напряжений нагрузки, соединенной в звезду с нулевым проводом. Отсюда следует, что включение обмоток асинхронного двигателя в звезду с нулевым проводом при питании его от автономного инвертора напряжения с ШИМ нецелесообразно. Гармонический состав линейных напряжений на выходе автономного инвертора напряжения не содержит гармоник нулевой последовательности и одинаков при любом соединении нагрузки (в звезду и треугольник).

На рисунке 30 приведены зависимости величины высших гармоник от коэффициента модуляции при синусоидальной ШИМ и значении параметра ε=f_нес./f_мод. (отношение несущей частоты к частоте модуляции) более 10 [9].

Представленные на рисунке 30 графики подтверждают отсутствие гармоник нулевой последовательности в выходном напряжении трехфазного инвертора напряжения. Напомним, что выходное напряжение однофазного инвертора содержит гармоника нулевой последовательности [4].

Отметим, что при синусоидальной ШИМ амплитуда высшей гармоники определяется не только ее номером, но и величиной коэффициента модуляции, для которого определяется гармонический состав выходного напряжения инвертора.

Рисунок 30. Графики зависимостей относительных значений гармоник выходного напряжения инвертора с синусоидальной ШИМ от коэффициента модуляции (Ū_ν=f(μ)

Вопросы для самоконтроля:

1 От чего зависит гармонический состав выходного напряжения при реализации широтно- импульсного способа регулирования?

2 В каком соотношении находятся амплитуды первой и высшей гармоники выходного напряжения инвертора при реализации широтно- импульсного способа регулирования?

3 От чего и как зависит величина высшей гармоники выходного напряжения инвертора с синусоидальной ШИМ?

2.5 Основные характеристики инверторов напряжения с широтно- импульсным способом регулирования напряжения[4]

К основным характеристикам инвертора напряжения относятся:

Регулировочная характеристика, представляющая собой зависи­мость выходного напряжения инвертора от напряжения управле­ния (коэффициента модуляции).

Внешняя (нагрузочная) характеристика инвертора, представляю­щая собой зависимость напряжение на нагрузке от тока нагрузки.

Спектральные характеристики напряжения и тока в цепи перемен­ного тока.

Энергетические характеристики, к которым относятся:

-зависимости тока в источнике питания и в полупроводнико­вых элементах инвертора от тока в нагрузке;

-зависимости мощности, потребляемой от источника и мощ­ности потерь в полупроводниковых элементах инвертора от мощности в нагрузке.

Для инвертора напряжения, выполненного по трехфазной мостовой схеме значения токов и мощностей можно определить, воспользовавшись ранее выведенными соотношениями.

Среднее значение тока, потребляемого группой вентилей прямого тока (транзисторной схемой), определяется по формуле (54):

Среднее значение тока, возвращаемого группой вентилей обратного тока в компенсирующий конденсатор, определяется по формуле (55):

где I_л1- действующее значение первой гармоники линейного тока нагрузки.

Среднее значение тока, потребляемого инвертором от источника питания, I_d,, определяется формулой (56):

Значение мощностей определяется путем умножения соответствующего тока на среднее значение напряжения на входе инвертора U_d.

Мощность, потребляемая группой вентилей прямого тока, P_d1:

P_d1= U_d I_d1. (78)

Мощность, возвращаемая группой вентилей обратного тока, в компенсирующий конденсатор, P_d2:

P_d2= U_d I_d2. (79)

Мощность, потребляемая инвертором от источника постоянного тока, P_d :

P_d= U_d I_d.

Напомним, формулы, приведенные выше, выведены для первых гармоник выходного тока и напряжения инвертора.

Вопросы для самоконтроля:

1.Перечислите основные характеристики инверторов напряжения.

2. Покажите зависимости токовой загрузки диодов и транзисторов от коэффициента мощности нагрузки.