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

Принцип реалізації ілюструє рис.4.38. Напруги завдання для першого (К1, К2) і другого (К3, К4) плеча змінюються у протифазі (u_ЗАД і -u_ЗАД) і порівнюються з одною і тою ж модулюючою напругою трикутної форми u_ТР. Сигнал на вмикання верхнього ключа К1плеча А формується, якщо u_ЗАД>u_ТР при цьому незалежно від напрямку струму напруга u_AN =U (при зворотному напрямку струму відкривається діод VD1). Якщо u_ЗАД<u_ТР формується сигнал на вмикання нижнього ключа К2 і напруга u_AN =0.

Аналогічна картина для другого плеча, де здійснюється порівняння (-u_ЗАД) іu_ТР. Напруга на навантаженні визначається якu_AВ=(u_AN – u_ВN)і дорівнює 0 коли навантаження підключено до одного полюсу джерела (позитивного або негативного) і струм від джерела не споживається (i_d=0). При підключенні до позитивного полюсу струм навантаження в залежності від напрямку замикається через відкритий ключК1 і діодVD3 або К3і діодVD1. При підключенні до негативного полюсу струм навантаження в залежності від напрямку замикається через відкритий ключК4 і діодVD2 або К2 іVD4.

Неважко побачити (рис.4.38), що вихідна напруга кожного з плеч (u_AN і u_ВN) поряд з основною і вищими гармоніками містить постійну складову, яка становить половину від напруги джерела (U/2). У напрузі u_AВ постійна складова відсутня. Амплітуда основної гармоніки напруги кожного плеча

U_m(1)=μ(U/2) при (μ≤1).

Оскільки напруги завдання для плеч інвертора одна відносно другої зсунуті на півперіоди (π), відповідний зсув мають і основні гармоніки їх вихідних напруг. Таким чином, як і при біполярній модуляції отримуємо для основної гармоніки вихідної напруги мосту :

U_Нm(1)=μU, U_Н(1)=0.707μU при (μ≤1). (4.15)

На відміну від біполярної модуляції кожний напівперіод основної гармоніки u_AВ(1)=u_Н(1) формується з імпульсів однієї полярності, що співпадає з полярністю u_AВ(1). Звідси і назва – уніполярна модуляція. Амплітуда пульсацій вихідної напруги моста складає U/2, що вдвічі менше ніж при біполярній модуляції, що свідчить про покращення гармонійного складу (про що мова вже йшла у п.3.2.1.3). Діюче значення вихідної напруги . Коефіцієнти викривлення і гармонік напруги:,(приμ=1, ν=0.886, К_ГН=0.52).

Крім того, як слідує з порівняння форми кривих u_AВ і u_AN (u_ВN) можна зробити висновок про те, що вдвічі збільшилась і частота модуляції. Про це свідчить і спектр вихідної напруги, що поданий на рис.4.39, де відсутні гармоніки, які мають непарну кратність частоти відносно основної гармоніки. Останнє можна достатньо просто показати для випадку, коли напруги u_AN і u_ВN повторюють одна другу (з урахуванням зсуву на половину періоду), що можливо при парному значенні m_f. При цьому також як і основна гармоніка, однаковими будуть вищі гармоніки і відповідно їх початкові фази. Якщо вища гармоніка має парну кратність (k=2п) відносно основної гармоніки то у напівхвилі основної гармоніки укладуться n періодів вищої, тобто початкова фаза вищої гармоніки відносно негативної напівхвилі основної гармоніки така ж сама як і відносно позитивної напівхвилі. Таким чином, вищі гармоніки, що мають парну кратність до основної у напругах u_AN і u_ВN повністю співпадають, їх різниця дорівнює нулю, тобто у напрузі u_AВ=u_Н вони будуть відсутні. Відповідно при непарному значенні m_f у спектрі вихідної напруги будуть присутні гармоніки, що мають кратність (2m_f±1), (2m_f±3),...,(4m_f±1),...