Кратність 1:1:4. Розв'язуються задачі перерозподілу завантаження аін для виключення циркуляції енергії і забезпечення мінімуму перемикань ключів аін3.

Максимальна відносна амплітуда першої гармоніки фазної напруги БАІН (при шести рівнях в його напівхвилі) при використанні модуляції напруги завдання 3-ю гармонікою складає А=6·1.15=6.9 (один рівень відповідає напрузі U). При вихідній напрузі 6 кВ значення U=710 В, 4U=2840 В (при напрузі 6/√3 кВ і з'єднанні фаз навантаження в «Δ», значення U=410В, 4U=1640В). Однакові напруги АИН1,2 припускають ідентичний принцип формування їх напруги [3]. При цьому задана напруга и_ЗАД=Asinθ формується як сума напруги u₃ АИН3 (вмикається при и_ЗАД>2) і u_О=(u₁+u₂)=(и_ЗАД - u₃) (рис.4.123), яка відпрацьовується методом ШІМ з напруги джерел постійного струму ДПС1,2. При цьому навантаження ДПС1,2 ділиться порівну. Активна потужність ДПС визначається 1-ю гармонікою вихідної напруги відповідного АІН.

Амплітуда першої гармоніки АІН3 u₃ (), дляu_О . ЗалежністьU_3m(1)=f(A) приведена на рис.4.124. З неї витікає, що при 2.2<А<4.7 значення U_3m(1)>A, тобто виникає циркуляція енергії між АІН1,2 і АІН3, а ДПС1,2 змінюють напрям передавання енергії. Таким чином, слід вирішити дві задачі: перерозподілити завантаження АІН з ціллю виключення циркуляції енергії між АІН і забезпечити мінімум перемикань ключів АІН3.

Мінімум перемикань АІН3 досягається при використанні модуляції напруги завдання третьою гармонікою (рис.4.125), коли напівхвиля напруги и₃ формується з одного (А₃<0) або двох імпульсів (А₃>0).

Значення А₃визначається з умови. За умовиU_12m(1)=0 відповідний кут. З іншого боку. Звідси амплітуда третьої гармоніки

. (4.85)

Для виключення впливу зміни параметрів, необхідно передбачити запас по першій гармоніці для АИН1 і АИН2. За умови U_12m(1)=0.05 відповідний кут . Рішення з U_12m(1)>0.05 в області значень А=2.31-2.75 можна досягти використовуванням модуляції 3-ю і 9-ю гармоніками (п.4.3.2.3). При цьому напруга завдання. Введення 9-ї гармоніки приводить до деформації форми u_ЗАД1 (рис.4.126) і появи додаткових перемикань АИН3. Моменти перемикання (θ_j) визначаються рішенням рівняння

. (4.86)

При відліку θ від 0 до π/2 маємо ряд рішень (до 5) для (4.86) при цьому непарним значенням j відповідають ділянки наростання u_ЗАД1 (рис.4.126), а парним ділянки убування. Тоді .

Значення амплітуд модулюючих гармонік і частота перемикань АІН3 по відношенню до основної гармоніки f₃/f приведені в табл.4.21. Для решти значень А в діапазоні А=0-6 модуляція відсутня. При А>6 використовується перемодуляция третьою гармонікою. Для АІН1,2 використовується однополярна ШІМ. Модулюючі напруги – двополярні, мають трикутну форму, зсунуті один щодо одного на четверть періоду. При цьому модулюючі напруги в інших фазах БАІН зсунуті на третину періоду. Це дозволяє підвищити частоту модуляційних складових вихідної напруги БАІН в 4 рази (4m_f).

Таблиця 4.21

Значення модулюючих гармонік при кратності напруги АІН 1:1:4

А	4.7	4.6	4.4	4.2	4	3.8	3.6	3.4	3.2
А3	-0.03А	-0.04А	-0.08А	-0.13А	-0.17А	-0.21А	-0.25А	-0.33А	-0.42А
А9	0	0	0	0	0	0	0	0	0
f3/f	1	1	1	1	1	1	1	1	1

А	3	2.8	3	2.8	2.6	2.4	2.2
А3	-0.55А	-1А	0.15А	0.15А	0.15А	0.15А	0.03А
А9	0	0	1.4	1.2	1	0.8	0
f3/f	1	1	3	3	3	3	1

Осцилограми напруги фази БАІН, фази навантаження і вихідного струму приведені на рис.4.127 при А=6.9, частоті модуляції 900 Гц, з урахуванням всіх гармонік THD=6%. В табл.4.22 приведені результати гармонійного аналізу вихідної напруги, при цьому значення THD визначалося з урахуванням 200 гармонік, зваженого THD_W з урахуванням 103 гармонік.

Таблиця 4.22

Гармонійний склад вихідної напруги при кратності 1:1:4

А	6.9	6	5	4	3
THD, %	5.12	6.77	8.47	11.65	15.86
THDW, %	0.068	0.092	0.174	0.3	0.38

Максимальне значенняА=6.9 при використанні модуляції третьою гармонікою (перемодуляция). Використання перемодуляции приводить до істотного зменшення кількості перемикань ключів АІН. Тому розглянемо більш напружений режим синусоїдальної ШІМ при А=6. Що стосується АІН3, то перемикання його здійснюється з частотою основної (першої) гармоніки, додаткові перемикання мають місце при А<2.6, при відповідному зниженні частоти основної гармоніки.

Струм в ключах має імпульсний характер. Замінимо імпульсний струм транзистора безперервною функцією, значення якої на періоді модуляції визначається відносною тривалістю вмикання транзистора i_VT=γi (при однополярній ШІМ і використанні модулюючої напруги трикутної форми симетричної щодо нуля коефіцієнт заповнення імпульсів, γ_Пі – функція, що визначає закон зміни напруги АІН1 і АІН2 u₁ на відповідному інтервалі часу). Закон зміни u₁ при (рис.4.) визначається, як (граничне значеннявідповідає перемиканню АІН3 з нульового стану). Після перемикання АИН3 для позитивної напівхвилі вихідної напруги , для негативної напівхвилі . Тоді

. (4.87)

При середнє значення струму у відповідності з (4.87):

.

При одержуємо такий же вираз. В результаті розрахунку (cosφ=0.9) одержуємо I_VT1CP=0.226I_Hm. Середнє значення напівхвилі вихідного струму . З урахуванням цього для зворотного діода =0.093I_Hm. Діюче значення струму VT1 .

Отримати зручний для практичних розрахунків діючого значення струму аналітичний вираз не представляється можливим. Розрахункові значення відносних значень струмів транзистора і діода приведені в табл.4.23 при різних значеннях cosφ.

Для розрахунку діючого значення струму транзистора можна використовувати залежність .

АІН3 працює при мінімумі перемикань - при значеннях А=6.9–2.8 використовується модуляція третьою гармонікою і частота перемикань АІН3 відповідає основній гармоніці вихідної напруги (на рис.4.128 приведені осцилограми напруги і струмів ключів при А=6.9).

Таблиця 4.23

Відносні значення струмів ключів АІН

№ ключа	cosφ=0.9		cosφ=0.8		cosφ=0.7		cosφ=0.5
	I/Im	ICP/Im	I/Im	ICP/Im	I/Im	ICP/Im	I/Im	ICP/Im
VT1	0.429	0.226	0.415	0.219	0.403	0.211	0.383	0.197
VD2	0.257	0.093	0.279	0.1	0.296	0.107	0.321	0.121

Розрахунок струмів ключів здійснюємо відповідно до рис.4.128. Відлік здійснюємо за синусоїдою струму фази БАІН.

Середнє значення струму VT1 .

Діюче значення струму VT1

.

Середнє значення струму VT4 .

Діюче значення струму VT4

.

Середнє значення струму VD2 .

Діюче значення струму VD2 .

Середнє значення струму VD3 .

Діюче значення струму VD3 .

Відносні значення струмів ключів при значенні напруги БАІН (А=6 і cosφ=0.9) приведені в табл.4.24.