Амплитудная модуляции кривой выходного напряжения

Одним из способов амплитудной модуляции кривой выходного напряжения поясняется рисунками 16 и 17.

Рисунок 16. Схема геометрического суммирования напряжений (а) и векторная диаграмма, поясняющая принцип геометрического суммирования напряжения

Суть этого способа заключается в геометрическом суммировании выходных напряжений нескольких инверторов.

Для реализации этого способа необходимо установить на выходе каждого инвертора трансформатор (рисунок 16,а). Вторичные обмотки выходных трансформаторов соединяются последовательно согласно, как это показано на рисунке 16,а. Фазовое положение выходного напряжения одного инвертора (U₂₁), определяемое углом α, может регулироваться по отношению к выходному напряжению второго инвертора (U₂₂), как это показано на рисунке 16,б.

Результирующее выходное напряжение (U₂) имеет многоступенчатую форму с меньшим содержанием высших гармоник по отношению к исходным напряжениям (U₂₁ и U₂₂).

Отметим, метод геометрического суммирования выходных напряжений нескольких инверторов позволяет регулировать величину выходного напряжения и улучшать его гармонический состав.

Гармонический состав выходного напряжения устанавливается разложением в ряд Фурье так, как это было показано выше.

Рисунок 17. Временные диаграммы напряжений:

а – выходное напряжение первого инвертора (u₂₁);

б- выходное напряжение второго инвертора (u₂₂);

в– суммарное выходное напряжение, подаваемое на нагрузку (u₂).

Радикальное улучшение формы кривой выходного напряжения инвертора возможно путем применения выходных фильтров.

Выходные фильтры инверторов напряжения могут выполняться по следующим схемам:

-c последовательным резонансным контуром, т. е. с последовательным включением дросселя (L) и емкости (C), параметры которых подобраны таким образом, чтобы обеспечить резонанс на частоте выходного напряжения инвертора;

-с последовательным резонансным контуром и параллельным (по отношению к нагрузке) включением емкости. Схема такого выходного фильтра приведена на рисунке 16;

-с последовательным и параллельным резонансными контурами. Причем параллельный резонансный контур должен представлять большое сопротивление для токов основной частоты и малое для токов высоких частот.

Общим недостатком выходных фильтров является относительно большая установленная мощность их, а следовательно вес и габариты выходного фильтра и инвертора в целом.

Вес и габариты выходного фильтра можно существенно снизить, если в кривой выходного напряжения инвертора отсутствуют (или существенно подавлены) высшие гармоники с низким значением коэффициента режекции. Подавление высших гармоник с низким значением коэффициента режекции возможно с помощью амплитудной или широтно – импульсной модуляции кривой выходного напряжения.

При амплитудной модуляции выходного напряжения форма кривой этого напряжения представляет собой многоспупенчатую волну, причем высота ступенек и их длительность подбирается таким образом, чтобы коэффициент гармоник этой формы был бы наименьшим при заданном числе ступенек на интервале периода выходного напряжения. Частота такого напряжения плавно регулируется в широких пределах за счет изменения алгоритма работы системы управления [6].

При широтно – импульсной модуляции улучшение формы кривой выходного напряжения инверторов осуществляется путем изменения скважности импульсов напряжения на интервале периода выходного напряжения по соответствующему закону при неизменной амплитуде синтезирующих импульсов (смотри раздел 1.6).

Отметим, что в зависимости от того, изменяется ли при модуляции полярность прямоугольных импульсов в течение полупериода выходного напряжения или нет, различают двухполярную и однополярную ШИМ.

Рассмотрим методику расчета выходного фильтра инвертора напряжения на примере однофазного инвертора напряжения.