6.3.3. Формирование кривой выходного напряжения инвертора с уменьшенным содержанием гармонических.

Содержание гармонических может быть существенно снижено при использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ), при которой кривая U_н(t) формируется в виде импульсов, промодулированных по синусоидальному закону (рисунок 5.8).

Применение ШИМ обеспечивает преимущественное содержание в кривой U_н(t) основной гармоники и минимальное содержание высших гармонических с близкими к основной гармонике частотами (3,5,7), хотя гармоники с более высокими частотами могут быть значительны. Но эти гармоники легко фильтруются, с помощью простейших фильтров, устанавливаемых перед нагрузкой. Регулирование выходного напряжения осуществляется изменением ширины выходных импульсов (глубины модуляции). Кривая U_н(t), рисунок 5.8 характеризует однополярную ШИМ, т.к. выходные импульсы в течение полупериода имеют одинаковую полярность.

Применяется также двухполярная ШИМ, при которой вместо пауз в кривой U_н(t) содержатся импульсы противоположной полярности (рисунок 5.9). Поскольку этот метод обеспечивает исключение некоторых, в частности, наиболее низших гармоник, его называют методом избирательного исключения гармонических.

Метод основывается на задании фиксированных углов γ₁ и γ₂ переключения тиристоров в инверторе. При γ₁=23,62° и γ₂=33,3° в кривой U_н(t) отсутствуют 3-я и 5-я гармоники. При γ₁=16,25° и γ₂=22,07° - отсутствуют 5-я и 7-я гармоники. Регулирование выходного напряжения можно производить либо по цепи питания, либо с помощью самого инвертора путём изменения фазового сдвига сигналов управления одной пары тиристоров полумоста относительно сигналов управления другой пары при переключении тиристоров в каждом полумосте с указанными значениями углов γ.

7. Оптоэлектроника

Оптоэлектроникой называют научно-техническое направление, в котором для передачи, хранения и обработки информации используют электрические и оптические средства и методы.

В оптоэлектронике световой луч выполняет те же функции, что и электрический сигнал в электрических цепях – это управление, преобразование и связь.

Оптоэлектронные устройства обладают следующими преимуществами перед электронными устройствами:

1. Полная гальваническая развязка между входной и выходной цепями.

2. Отсутствует обратное влияние приёмника сигнала на его источник.

3. Так как в оптической цепи носителями заряда являются электрически нейтральные фотоны, то на них не влияют помехи, вызванные электрическими и магнитными полями. В электронных же цепях носителями заряда являются электроны, имеющие определённый электрический заряд и взаимодействующими с внешними электрическими и магнитными полями, что искажает выходной сигнал.

Недостатки оптоэлектронных устройств:

1. Температурная нестабильность характеристик.

2. Сравнительно большая потребляемая мощность.

3. Меньшие функциональные возможности по сравнению с микросхемами.

4. Жесткие требования к технологии изготовления.

Поэтому компоненты оптоэлектроники и электроники существуют, не отрицая друг друга, и каждый из них используется в той области, где применение его более целесообразно.

Основным компонентом оптоэлектроники является «пара с фотонной связью», называемая оптроном. Простейший оптрон состоит из: источника света, световода и приёмника света. Входной электрический сигнал в виде импульса или перепада входного тока возбуждает фотоизлучатель и вызывает световое излучение. Световой сигнал по световоду попадает в фотоприёмник, на выходе которого образуется электрический импульс или перепад выходного тока. В оптронах такого типа внутренняя связь – фотонная, а внешняя – электрическая.