7.1.2. Алгоритмы управления ключами

Автономный трехфазный инвертор с квазисинусоидальным выходным напряжением будет состоять из трех однофазных ШИМ, на входы которых подаются сдвинутые относительно друг друга на 120 эл. град. синусоидальные напряжения управления. Каждый ШИМ управляет ключами только одной фазы. Автоматически обеспечивается подключение всех трех фаз к источнику питания, включая и замыкание фаз на плюс (вариант включения обмоток 111) или минус (вариант включения обмоток 000) источника питания. Квазисинусоидальным выходное напряжение инвертора называется потому, что оно содержит высшие гармоники достаточно большой амплитуды, но с высокой частотой, что обеспечивает хорошую фильтрацию тока за счет индуктивных сопротивлений самого электродвигателя.

Основная сложность такого инвертора состоит в необходимости формирования трех сдвинутых относительно друг друга на 120 эл. градусов синусоидальных управляющих напряжений с переменной частотой и амплитудой. При «нормальном» законе управления должно обеспечиваться постоянство отношения амплитуды синусоид к их частоте. Такой алгоритм управления легко реализуется в цифровом виде, поэтому инверторы с квазисинусоидальным выходным напряжением нашли широкое применение только с появлением микроконтроллеров. На рис. 7.2 приведены временные диаграммы работы инвертора в режиме «Синусоида».

Рис 7..2. Диаграммы работы АИ с синусоидальным напряжением

На рис. 7.2 показана работа инвертора при переходе от варианта включения фаз 100 к варианту 110. Нечетные ключи открыты, если напряжение управления соответствующей фазы u_УА, u_УВ или u_УС больше напряжения u_П пилы, иначе открыты четные ключи. Ширина интервалов с вариантом включения фаз 100 постепенно уменьшается, а ширина интервалов с вариантом включения фаз 110 соответственно увеличивается. Варианты включения фаз 000 и 111 создают нулевые участки в напряжениях, изменяя среднее значение напряжений. Напряжение U_d распределяется между фазами согласно табл. 7.1.

Автономный инвертор обычно является частью преобразователя частоты со звеном постоянного тока и питается от трехфазного мостового выпрямителя (шестифазной схемы выпрямления) с коэффициентом выпрямления по напряжению

. (7.1)

Максимальный коэффициент передачи выпрямитель – инвертор, когда амплитуда линейного напряжения на выходе инвертора равна напряжению U_d, оказывается меньше единицы

. (7.2)

При коэффициенте передачи выпрямитель – инвертор меньше единицы не удается получить стандартное номинальное выходное напряжение инвертора при стандартном номинальном входном напряжении выпрямителя. Проблему устраняют, вводя в сигнал управления ШИМ третью гармонику с амплитудой равной примерно основной гармоники. При отсутствии нулевого провода в линейных и фазных напряжениях третья гармоника будет отсутствовать, а амплитуда первой гармоники увеличится, сделав общий коэффициент преобразования близким к единице. Комбинацию основной и третей гармоник называют «суперсинусоидой».

7.2. Программа лабораторной работы