16 Методы и системы управления трёхфазными аин.
С помощью полупроводниковых ключей силовой схемы АИН за счёт широтно-импульсной модуляции (ШИМ) обеспечивается формирование трёхфазной системы синусоидально модулированных напряжений. При этом используются три принципа управления:
- вертикальный («классический»), с формированием трёх мо-дулирующих и одного опорного сигнала,
- «следящий» с тремя сигналами задания и тремя сигналами обратной связи по напряжению или току фаз нагрузки и
- векторный с импульсным формированием на тактовом интервале активных и пассивных состояний схемы коммутатора.
Достоинством первых двух методов является их простая аппаратная реализация на дискретных элементах4. Третий метод реализуется программно с использованием микропроцессорных средств.
16.1 Системы с вертикальным принципом управления.
До недавнего времени они широко использовались в различных силовых схемах, в том числе и для управления ключами АИН на Рис.15.1. Алгоритм ШИМ применительно к ней наиболее просто реализуется с помощью трёхканальной схемы ШИМ на Рис.16.1.
На Рис.16.2 представлены графики сигналов управления и формы широтно-модулированных напряжений на нагрузке, соединённой в звезду.
Принцип работы одного канала мы уже рассмотрели в 14-й главе (Рис.14.10). Он состоит в отпирании нижнего и в запирании верхнего ключей полумоста сигналом превышения опорного напряжения над соответствующим синусоидальным модулирую-щим напряжением и в запирании нижнего (с отпиранием верхнего) того же полумоста в паузах между такими превышениями. Для этого на входе каждого из нуль-органов схемы НОА,НОВ,НОС на Рис.16.1 сравниваются сигналы с выходов ГОН и ГМН. Нуль-органы преобразуют разность опорного и задающего сигналов в коммутационные функции полумостов ψА,ψВ, ψС, а компараторы к1÷к6 преобразуют их в коммутационные функции ключей ψ1÷ψ6. Таким образом ГМН задаёт форму (амплитуду и частоту) гладких составляющих напряжения на выходе полумостов в виде потенциалов А, В, С относительно точки 0 на Рис.16.1.
Рис.16.1. Функциональная схема аналоговой системы управле-ния транзисторами в трёхфазной мостовой двухуровневой схеме АИН в режиме ШИМ. ГОН – генератор опорного напряжения uоп; ГМН – генератор задающих (модулирующих) напряжений uзА, uзВ, uзС; НОA, НОB и НОC – нуль-органы, преобразующие сумму задаю-щего и опорного сигналов в коммутационные функции полумостов ψА, ψВ, ψС; к1÷ к6 компараторы, преобразующие коммутацион-ные функции полумостов в сигналы управления состояниями ключей 1÷6 инвертора; Д-нагрузка (двигатель).
Недостаток двухуровневой схемы АИН с симметричным опор-ным сигналом ШИМ заключается в появлении искажений в гладкой составляющей фазных и межфазных (линейных) напряже-ний, начиная с амплитуды Елmax>Ed0·√3/2. В канале управления это
1 Следует заметить, что функция 2U0Ψшим ср. может быть получена путём подстановки значения t=tj=nТт+Тj в (14-20). Это моменты когда дискрет-ные значения двух непрерывных функций uoп(t) и uy(t) совпадают.
2 Если АИН используется в качестве статического компенсатора мощности искажения, то форма гладкой составляющей напряжения и тока на его выходе может быть и несинусоидальной.
3 Следует заметить, что выравнивание напряжений на каждом из пары транзисто-ров (Т1и Т2, Т3 и Т4 и т.д.) в выключенном их состоянии будет обеспечиваться лишь в том случае, если ток утечки верхнего ключа будет больше тока утечки нижнего.
4 В принципе возможна и программная их реализация [1,2].