Широтно- импульсное регулирование напряжения трехфазного инвертора

Для обеспечения регулирования выходного напряжения самим ин­вертором используются ШИР и ШИМ модуляции на основной и несу­щей частоте [4]. Рассмотрим наиболее простой способ управления при реализации ШИР на основной частоте. Временные диаграммы напряжений управления транзисторов VT1 — VТ6 и напряжение на выходе автономного инвертора представ­лены на рисунке 24. Из представленных временных диаграмм видно, что регулирование выходного напряжения инвертора осуществляется путем введения регулируемой по времени паузы.

В течение каждого периода повторяемости Т_ПВТ для подключения нагрузки к источнику питания отпираются три транзистора (например,VТ1, VТ2, VТЗ); для отключения нагрузки от источника один из них запирается. Причем запирается тот транзистор, который позволяет отключить всю группу анодных или катодных силовых ключей. Так, для отключения нагрузки при открытых ключах VТ1, VТ2, VТЗ, запи­рается ключ VТ2, а при отпертых ключах VТ2, VТЗ, VТ4 — ключ VТЗ и т. д. Такой способ управления называется алгоритмом одиноч­ного переключения (АОП).

Таким образом широтно-импульсное регулирование напряжения на выходе ин­вертора на основной частоте и АОП осуществляется изменением относительной продолжительности включения нагрузки в цепь ис­точника питания. Имеется и другая возможность ШИР на основной частоте, когда в паузе между импульсами запираются два силовых транзистора одной группы (алгоритм группового переключения АГП). Здесь при открытых вентилях VТ1, VТ2, VТЗ для создания паузы в напряжении на нагрузке запираются вентили VТ1 и VТЗ. Алгоритм одиночно­го переключения способен формировать паузу в выходном напряже­нии инвертора при любых значениях τ_нг=ωL_нг./R_нг. При алгоритме группового переключения создается пауза в напряжении на нагрузке, если к моменту запирания двух транзисторов группы ток изменит знак. Это имеет место при малых постоянных времени нагрузки τ_нг. Если значение τ_нг велико и к рассматриваемому моменту ток знака не изменит, то паузу в выходном напряжении сформировать не уда­ется.Рассмотренные способы управления инвертором не позволяют реа­лизовать постоянную структуру силовой цепи инвертора. Для реали­зации неизменной структуры необходимы дополнительные переклю­чения транзисторов в каждой фазной группе. Пример такого управле­ния для АОП представлен на рисунке 24 штриховыми линиями. Здесь при запирании VТ2, отпирается VТЗ, при запирании VТЗ, отпирается VТ6 и т. д.

При ШИР на основной частоте гармонический состав выходного напряжения и тока резко ухудшается в области малых напряжений и частот.

Для исключения этого нежелательного явления использу­ется широтно-импульсное регулирование (ШИР) на несущей частоте. В этом случае в течение периода частоты повторяемости несколько раз с периодом Т_ПВТ=1/f_нес. происходит включение и отключение одного из силовых ключей (рисунок 25).

При этом нагрузка оказывается подключенной к источнику питания на интервале , а на интервале γТ фазы нагрузки закорочены. На рисунке 25 представлен случай, когда Т_ПВТ =2Т₀. Гармонический состав выходного напряжения при ШИР на несущей частоте, улучшается при малых значениях γ с увеличением кратности k:

k=T_пвт/Т_о=f_нес./f_пвт=6f_нес./f_мод. (62)

Улучшение гармонического состава выходного напряжения трехфазного инвертора при любых k осуществляется при переходе к широтно-импульсной модуляции.

Схема управления в этом случае строится аналогично схеме управления однофазного инвертора с той лишь разницей, что модулирующие напряжения на каждое плечо являются симметричными (имеют одну амплитуду, частоту и сдвинуты друг относительно друга на 120 градусов).

Рисунок 24. Управление инвертором напряжения при ШИР на основной частоте

Рисунок 25. Управление инвертором при ШИР на несущей частоте