Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Desktop / 4 / 4.3.7.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
351.74 Кб
Скачать

42

4.3.7 Асиметричні каскадні схеми багаторівневих інверторів

Згідно стандартам [] значення THD вихідної напруги інвертору повинно не перевищувати 8%, що при використанні ШІМ у каскадних схемах відповідно (п.4.3.2.4) досягається при А≥6, тобто при 6 АІН у вихідній фазі БАІН. Трифазний БАІН при цьому має 18 АІН з ізольованими джерелами живлення. Значні і втрати енергії в силових колах.

Покращити показники БАІН при зменшенні кількості ключів на рівень вихідної напруги, спрощенні вхідних кіл і зниженні втрат енергії дозволяє принцип асиметрії. Принцип асиметрії передбачає використання в схемі БАІН АІН с різною напругою джерел постійного струму (ДПС), що кратна мінімальній напрузі, відносне значення якої приймаємо U1=1 (у подальшому використовуються відносні значення напруги).

Початкова умова - формування напруги фази uФБАІН у вигляді східчастої кривої з постійним кроком квантування, що дорівнює 1. При цьому напруга , деuj(t) - напруга відповідного АІН, n - кількість АІН. Кількість рівнів напруги uФБАІН при максимальному її значенні N=1+2sn, де - сума відносних значень напруги ДПС. Кратність напруги ДПС може бути будь-якою, але є і обмеження. Граничне значення напруги ДПС АІН .

При мінімальній кількості АІН на фазу n=2 вибір кратності обмежений значеннями U2:U1=(1:1; 1:2; 1:3), які є базовими при збільшенні n.

Можливі кратності напруги при n=3: U1:U2:U3=1:1:{1, 2, 3,…5}, Nmax=15; U1:U2:U3=1:2:{1, 2, 3,…7}, Nmax=21; U1:U2:U3=1:3:{1, 2, 3,…9}, Nmax=27.

Кратність напруги при n=4 (виходимо з граничного для n=3 значення напруги): U1:U2:U3:U4=1:1:5:{1, 2, 3,…15}, Nmax=45; U1:U2:U3:U4=1:2:7:{1, 2, 3,…21}, Nmax=63; U1:U2:U3:U4=1:3:9:{1, 2, 3,…27}, Nmax=81.

Логіка визначення кратності зберігається і при більших значеннях n.

Асиметрія напруги дозволяє перенести навантаження на ДПС з більшою напругою, кількість перемикань АІН із збільшенням напруги знижується.

Аналіз почнемо з аналізу базових кратностей (при n=2).

Кратність 1:1. Ніяких проблем не виникає при використанні багаторівневої ШІМ із зсувом модулючої напруги за фазою або вибірковому формуванні с заданим гармонійним складом із зсувом за основною гармонікою (п.4.3.2.2).

Кратність 1:2. Виходимо з того, що використовується квантування заданої синусоїди uЗАД=Asinθ за рівнем з відпрацьовуванням похибки методом ШІМ АІН1 з мінімальною напругою. При включається АІН2, його напругаu2 має прямокутну форму (рис.4.121). Завантаження ДПС визначається активною потужністю відповідного АІН, тобто 1-ю гармонікою його вихідної напруги . Різниця напругиu1=uЗАД –u2 відпрацьовується АІН1 методом ШІМ. На інтервалі значень А (1.11, 2.35) Um2(1) більше А (рис.4.122), тобто активна потужність, що передається АІН2 в навантаження більше, ніж потребується, її надлишок (ΔР) повертається в мережу АІН1 і його джерело постійного струму (ДПС) повинно мати двобічну провідність. Таким чином, має місце даремна циркуляція енергії (ΔР) між АІН і їхніми вхідними колами і, відповідно, додаткові втрати енергії.

Зміну режиму АІН1 можна виключити:

а) використанням на другому рівні напруги фази БАІН ШІМ для обох АІН, АІН2 відпрацьовує методом ШІМ напругу Asinθ-1, напруга АІН1 доповнює напругуuФБПЧдо 1 на інтервалах, де напруга АІН2 дорівнює нулю і її полярність завжди співпадає з полярністю напруги uЗАД. Однак це підвищує втрати енергії на перемикання ключів і неефективно;

б) використанням квантування за рівнем (Um2(1)КВ на рис.4.122), коли напруга АІН1u1=1 при0.5, 2.5, аu2=2 при1.5.

При кратності напругиU2:U1=3:1 застосування ШІМ і квантування не виключає циркуляцію енергії, оскільки для отримання другого рівня напругиuФБПЧполярність напруги АІН1 протилежна полярності напруги uЗАД.

При трьох АІН на фазузбільшення напруги АІН3Unпри незмінномупризводить до збільшення амплітуди її першої гармонікиUmn(1)і в процес циркуляції енергії поряд з АІН1 і АИН3 залучається ДПС і другого АІН2. Показано, що це можна виключити якщо

, (4.84)

де .

Умова (4.84) виконується при . З урахуванням цього ряд граничних крайностей 1:1:4, 1:2:5, 1:3:6.

Питання виключення циркуляції енергії може бути вирішено різними методами. Проте існують і інші проблеми:

- При однаковому вихідному струмі АІН збільшення напруги ДПС приводить до пропорційного збільшення потужності і, відповідно, складових струму первинної обмотки трансформатора, що визначаються цим ДПС. Це робить неефективним використання багатофазних схем випрямлення (БСВ) для АІН у фазі асиметричного каскадного БАІН. Використання БСВ ефективно тільки при міжфазній компенсації вищих гармонік, для АІН у фазах БАІН одного рівня напруги. Однак при цьому має місце лише часткова компенсація низькочастотних гармонік (п.4.2.4.2).

- Використання високовольтних ключів з підвищеними втратами енергії припускає мінімальну кількість їх перемикань.

Проблемним для виготівників є питання використання в одному пристрої напівпровідникових приладів різного класу напруги, що характерно при використанні кратності напруги 1:2:3, 1:2:4 і т.п. [1-3].

Розглянемо, як вирішуються ці питання для кратності 1:1:4, коли використовуються тільки дві напруги та типа ключів. За кількістю рівнів напруги при трьох АІН на фазу, це рішення еквівалентне схемі БАІН з шістьма АІН на фазу.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке 4