Расчет параметров выходного фильтра

Выходное напряжение инвертора, форма кривой которого приведена на рисунке 6,д, содержит все нечетные гармоники, включая третью и кратные ей. Определим значения коэффициент режекции на всем диапазоне изменения коэффициента скважности, а именно: для γ₁= γ_max =0,9;

γ₂ = γ_N=0,678; γ₃= γ_min=0,583 для гармоник, имеющих наименьшие частоты (третьей и пятой).

В соответствие с (35) коэффициент режекции

k_N=(U₁/U_ν ) ν ²,

а амплитуда любой высшей гармоники в соответствие с (3):

Cледовательно, коэффициент режекции для любой высшей гармоники при широтном способе регулирования будет равен:

(48)

Результаты расчета коэффициентов режекции для третьей (k₃) и пятой (k₅) гармоник сведем в таблицу 1.

Значения коэффициента режекции для третьей и пятой гармоник

Таблица 1

Фильтр следует рассчитывать на подавление высшей гармоники, имеющей наименьший коэффициент режекции. Из таблицы 1 нетрудно видеть, что фильтр следует рассчитывать на подавление третьей гармоники, наименьший коэффициент режекции которой, равен 29,9.

Для определения значений индуктивности L и емкости конденсатора фильтра С₁, воспользуемся уравнениями (43) и (45):

ω²LC₁=(1+k_г.вых.k_N/ν ²)/(1+k_г.вых. k_N).

L/C₁=2R²_нг(1- ω²LC₁),

(2π50)² LC₁=(1+ 0,05•29,9/9)/(1+0,05•29,9)=1,166/2,495=0,467.

Откуда LC₁=4,74•10^-6ГнФ.

По формуле (46):

L/C₁=2R²_нг(1- ω²LC₁);

L/C₁=2•169,2²(1-0,467)=30518Гн/Ф.

Откуда L=30518•C₁.

С₁²=4,74•10^-6/30518=1,553•10^-10Ф²;

С₁=1,246•10^-5Ф=12,46мкФ.

Индуктивность дросселя фильтра L=30518•1,246•10^-5=0,38Гн.

Дроссель и конденсатор выбираем по каталогам на эти элементы.

Из таблицы 17 выбираем три конденсатора типа К78-20 емкостью 10мкФ, 2,2 мкФ и 0,22мкФ и соединяем их параллельно.

Дроссели выбираем из таблицы 19. Выбираем три дросселя, индуктивность каждого из которых равна 0,112А, и соединяем их последовательно. Результирующая индуктивность составляет 0,336Гн. Обмотка этих дросселей выполнена на ток 1,6А, ток который будет протекать по ним составляет 1,3А. Следовательно, дроссели выбраны правильно. Отметим, что результирующее активное сопротивление обмоток дросселя составляет 3•2,52=7,16Ом. Падение напряжения на активном сопротивлении обмоток дросселя составит 1,3•7,16=9,2В. Это падение напряжения необходимо сравнить с тем значением падения напряжения на активном сопротивлении обмотки дросселя, которое было принято на первом этапе расчета. Это значение равно 8,8Ом. Расхождение составляет менее 4%. Значит уточняющего расчета инвертора выполнять не требуется.

Частота собственных колебаний L-C фильтра при выбранных дросселе и емкости фильтра,

Эта частота несколько выше угловой частоты выходного напряжения, равной 314с^-1.. Превышение собственной частоты фильтра над угловой частотой выходного напряжения объясняется тем условием, которое было принято при расчете фильтра, а именно: в качестве второго уравнения было принято уравнение (45), определяющее соотношение параметров фильтра, при которых, обеспечивается повышение выходного напряжения.

Вопросы для самоконтроля:

1.Перечислите основные этапы методики расчета выходного фильтра инвертора.

2.Для какой гармоники следует определять коэффициент режекции?

3. Как определить требуемые значения индуктивности дросселя и емкости конденсатора выходного фильтра?