- •4 Автономні інвертори
- •Структура автономного інвертора
- •4.1 Автономні інвертори струму
- •4.1.1 Автономні інвертори струму на тиристорах, що не
- •4.1.1.1 Однофазна мостова схема автономного інвертора струму
- •Активно-індуктивне навантаження.
- •4.1.2 Однофазний мостовий автономний інвертор струму з
- •4.1.3 Трифазний мостовий автономний інвертор струму
- •4.1.2 Автономні інвертори струму на повністю керованих ключах
- •4.1.2.1 Автономний інвертор струму з формуванням в навантаженні
- •Можливі стани схеми аіс
- •4.1.2.2 Автономний інвертор струму у режимі джерела
- •4.2 Дворівневі автономні інвертори напруги
- •4.2.1 Базові схеми дворівневих автономних інверторів напруги
- •4.2.2 Формування і регулювання вихідної напруги
- •4.2.2.1 Формування напруги прямокутної форми
- •4.2.2.2 Використання широтно-імпульсної модуляції для
- •4.2.2.3 Перемодуляція як засіб підвищення вихідної
- •4.2.4 Однофазний мостовий інвертор
- •4.2.4.1 Формування вихідної напруги інвертору з
- •Значно покращити гармонійний склад вихідної напруги інвертору у порівнянні з біполярною шім дозволяє використання однополярної шім.
- •4.2.4.2 Формування вихідної напруги інвертору з використанням однополярної шім
- •Навантаження елементів схеми однофазного мостового аін за струмом.
- •4.2.5 Трифазний інвертор напруги
- •Розв’язання.
- •4.2.5.1. Трифазний інвертор з шім
- •4.2.5.2 Векторна шім
- •Цей недолік можна компенсувати використанням перемодуляції. У останній час розповсюдження знайшов інший метод, що отримав назву векторна шім (вшім) - Space Vector Pulse Width Modulation.
- •4.2.6 Недоліки дворівневих інверторів
- •4.3 Багаторівневі інвертори
- •4.3.1 Базові структури багаторівневих інверторів
- •4.3.2 Основні принципи формування вихідної напруги
- •4.3.2.1 Амплітудне регулювання
- •Діюче значення першої гармоніки фазної і лінійної напруги:
- •Гармонійний склад напруги
- •4.3.2.2 Вибіркове формування з заданим гармонійним складом
- •4.3.2.3 Попередня модуляція завдання гармоніками кратними трьом
- •Коефіцієнт гармонік вихідної напруги
- •4.3.2.4 Багаторівнева шім
- •4.3.3. Багаторівневі інвертори з декількома рівнями напруги
- •4.3.3.1. Трирівневий інвертор з фіксуючими діодами
- •Однофазний мостовий трирівневий аін.
- •Середнє значення струму тиристора ключа к2а (vtк2а)
- •4.3.3.2 Чотирирівневий інвертор з фіксуючими діодами
- •4.3.3.3 П’ятирівневий інвертор з фіксуючими діодами
- •4.3.4 Багаторівневі інвертори з плаваючими конденсаторами
- •4.3.5 Каскадні схеми з послідовним з’єднанням інверторів
- •4.3.6 Каскадні схеми з паралельним з’єднанням інверторів
- •4.3.6.1 Каскадні схеми з безпосереднім з’єднанням вихідних кіл
- •4.3.6.2 Каскадні схеми з вихідним підсумовуючим трансформатором
- •4.3.7 Асиметричні каскадні схеми багаторівневих інверторів
- •Кратність 1:1:4. Розв'язуються задачі перерозподілу завантаження аін для виключення циркуляції енергії і забезпечення мінімуму перемикань ключів аін3.
- •4.3.9 Схеми з «реактивною коміркою» та послідовним силовим
- •4.3.10 Каскадні схеми із з’єднанням інверторів через фази
4.3.2.3 Попередня модуляція завдання гармоніками кратними трьом
відносно частоти основної гармоніки
Зміна тривалості роботи БАІН на певному ступені напруги передбачає деформацію кривої напруги завдання. Це можливо при модуляції напруги завдання 3 - ю і 9 - ю гармоніками (до частоти основної гармоніки). Це створює додаткові можливості поліпшення гармонійного складу напруги БАІН (порівняно з модуляцією тільки 3 - ю гармонікою ) і дозволяє перерозподілити завантаження АІН. Розглянемо можливості модуляції напруги завдання 3 - ю і 9 - ю гармоніками при квантуванні за рівнем. При цьому для визначення напруги використовуються відносні одиниці.
Квантування за рівнем передбачає порівняння напруги uЗАДз відповідним рівнем квантуванняuКВi=i-0.5 (i- номер рівня вихідної напруги фази БАІН). ПриuЗАД≥uКВiздійснюється перехід на наступний рівень, чому відповідає певний кутθi. Одному рівню може відповідати ряд значень кутівθij (i- номер рівня, при використанні модуляції 9 -ю гармонікоюj≤5 - номер кута на інтервалі 0,π/2), де формується перехід на наступний (попередній) рівень. Залежно від амплітуди гармонік напругаuЗАДможе міняти полярність по відношенню до напруги основної гармоніки. При наявності на інтервалі (0,π/2) негативних ділянок напругиuЗАДперевіряється умова|uЗАД|≥uКВi. Відповідні значення кутів позначимо якθ=αij. При відомихА,А3,А9значення кутів відповідних i рівня можна знайти рішенням рівняння
. (4.61)
Рішення рівняння (4.61) здійснюється методом ітерацій почерговою підстановкою в нього значення θ з інтервалу (0, π/2) з мінімальним кроком. При цьому для кожного θi визначається якій ділянці uЗАД відповідає рішення (зростання - θij (j=1, 3, 5) і спадання - θij (j=2, 4)). При uЗАД<0 рішенням відповідає θ=αij (зростання - αij (j=2, 4) і спадання - αij (j=1, 3)). Відповідно до θij і αij визначається відносна амплітуда першої гармоніки напруги фази БАІН і амплітуди гармонік з кратністю k =6n±1:
.(4.62)
.(4.63)
Для кожного А перебираються можливі комбінації А3 і А9 і визначаються значення THD, зваженого THDW. При цьому вибираються рішення відповідні мінімальному значенню THDW.
Результати розрахунку наведені в табл.4.10 у відносних одиницях при граничній кількості рівнів N=13 (6 рівнів напруги у напівхвилі) при А3=0.15А (з умови отримання максимального значення вихідного напруги). У табл.4.11 наведено ряд значень при квантуванні без модуляції. Зіставлення даних табл.4.10 і табл.4.11 показує, що поряд зі зниженням THD (враховувалися 200 гармонік) знижується значення зваженого THDW (враховувалися 103 гармоніки). Це свідчить про зниження значень гармонік низького порядку. Зменшується і похибка квантування ().
Таблиця 4.10
Коефіцієнт гармонік вихідної напруги
A |
7 |
6.9 |
6.8 |
6.6 |
6.4 |
6.2 |
6 |
5.8 |
5.6 |
5.4 |
5.2 |
5 |
A9 |
0 |
0 |
0 |
0.6 |
0.7 |
0.6 |
0.8 |
1.2 |
1.1 |
1.4 |
1.5 |
1.5 |
THDW,% |
0.12 |
0.12 |
0.13 |
0.14 |
0.12 |
0.16 |
0.21 |
0.15 |
0.21 |
0.1 |
0.13 |
0.22 |
THD,% |
3.35 |
3.48 |
3.68 |
3.89 |
4.07 |
4.43 |
5.18 |
4.63 |
5.72 |
5.22 |
4.99 |
6.19 |
ΔА, % |
0.15 |
1.13 |
2.08 |
0.9 |
0.11 |
1.24 |
0.82 |
0.33 |
1.11 |
0.1 |
0.51 |
1.19 |
A |
4.8 |
4.6 |
4.4 |
4.2 |
4 |
3.8 |
3.6 |
3.4 |
3.2 |
3 |
2.8 |
A9 |
1.7 |
1.8 |
1.9 |
2 |
2.2 |
2 |
2 |
2.1 |
1.9 |
1.8 |
1.4 |
THDW,% |
0.13 |
0.12 |
0.11 |
0.19 |
0.21 |
0.18 |
0.12 |
0.13 |
0.21 |
0.35 |
0.3 |
THD,% |
6.57 |
6.01 |
6.49 |
6.87 |
7.9 |
8.10 |
7.72 |
8.17 |
9.44 |
9.74 |
10.83 |
ΔА, % |
0.75 |
0.28 |
0.1 |
0.82 |
0.73 |
0.7 |
0.38 |
0.54 |
0.04 |
1.36 |
0.4 |
Продовження таблиці 4.10
A |
2.6 |
2.4 |
2.2 |
2 |
1.8 |
1.6 |
1.4 |
1.2 |
1.0 |
0.8 |
0.6 |
A9 |
1.4 |
1.6 |
1.5 |
1.4 |
1.2 |
1.2 |
1.5 |
1.7 |
1.8 |
1.4 |
1.5 |
THDW,% |
0.26 |
0.33 |
0.44 |
0.32 |
0.18 |
0.58 |
0.63 |
0.38 |
0.62 |
0.76 |
0.79 |
THD,% |
12.17 |
12.18 |
14.1 |
15.2 |
16.6 |
21.6 |
21.91 |
22.2 |
31.4 |
39.4 |
41.9 |
ΔА, % |
0.12 |
1.37 |
2.69 |
0.23 |
1 |
2.39 |
2.8 |
0.28 |
0.36 |
2.82 |
0.83 |
Таблиця 4.11
Коефіцієнт гармонік вихідної напруги
-
A
6
5
4.4
4
3
2.4
2
1.4
1.0
THDW,%
0.22
0.31
0.64
0.36
0.6
1.25
1.5
2.23
4.64
THD,%
5.32
6.68
7.43
7.36
9.85
11.65
15.83
19.15
30.84
Слід зазначити, що попередня модуляція завдання 3-ю і 9-ю гармоніками забезпечує ті ж значення THDW, що і використання багаторівневої ШІМ при частоті модуляції 3 кГц при зниженні THD (табл.4.12).
Таблиця 4.12