25.Типовые процессы в однофазных инверторах. Типовые схемы инверторов. Анализ кривой выходного напряжения

Типовые схемы инверторов напряжения

Анализ кривой выходного напряжения инверторов. Форма напряжения на выходе всех рассмотренных выше ИН близка к кривым, представленным на рис. 7.4,в и 7.5,б'. Среднее значение U_cp выходного напряжения подобной кривой определяется значением амплитуды Е прямоугольного импульса и его относитель­ной длительностью γ = 2t_и/Т:

U_ср=

Действующее значение напряжения U на выходе подобных ИН определяется соотношением:

Обозначим для удобства записи tи через τ. После интегрирования и введения γ= 2τ/Т = 2t_И/Т это выраже­ние примет следующий вид:

На рис. 7.6 представлены зависимости амплитудных значений гармоник с номерами п = 1, 3 и 5 от γ, построенные с использо­ванием выражения (7.6). Эти кривые построены в предположении, что Е = 1. Из анализа кривых, приведенных на этом рисунке, вид­но, что выбором определенного значения γ можно обеспечить нуле­вое значение амплитуды той или иной высшей гармоники в кривой выходного напряжения инвертора. Так, например, при γ = 0,8 в вы­ходном напряжении будет полностью отсутствовать пятая гармоника при относительно небольшом уменьшении амплитуды первой гармо­ники U_m(1)(γ) относительно ее максимального значения (при γ = 1). В соответствии с выражением (7.6) U_m(1) = 4E/π

Выражение (7.6) позволяет вычислить значение коэффициента гармоник K_r, %, для любого выбранного значения γ:

Другим распространенным показателем качества напряжения является коэффициент искажения, %,

На рис. 7.7 показана зависимость K_r, выраженного в относитель­ных единицах, от γ при учете первых шести членов разложения в ряд (N = 11) кривой выходного напряжения инвертора. Как видно из рисунка, зависимость K_r (γ) имеет достаточно ярко выраженный минимум при γ, лежащем в диапазоне 0,7... 0,73. Однако это ми­нимальное значение К_r оказывается недопустимо большим (порядка 25 %), и в большинстве случаев нагрузку приходится подключать к ИН через достаточно громоздкий сглаживающий фильтр.

26. Инверторы со ступенчатой формой кривой выходного напряжения. Структурная схема инвертора.

Уменьшение габаритных размеров сглаживающего фильтра или его полное исключение из состава ИН может быть обеспечено различ­ными способами. Один из таких способов заключается в том, что с помощью предварительных высокочастотных преобразователей фор­мируются однополярные ступенчатые кривые напряжения, прибли­жающиеся по форме к однополярной синусоидальной кривой с пе­риодом, равным половине периода изменения выходного напряжения инвертора. Затем с помощью, как правило, мостового инвертора од­нополярные ступенчатые кривые напряжения преобразуются в разнополярную кривую выходного напряжения инвертора. Например, инвертор типа ИАТ-1000-2, выпускаемый отечественной промышлен­ностью, имеет в своем составе шесть однотипных однотактных преоб­разователей с прямым включением диода (модулей), работающих на общий высокочастотный LG сглаживающий фильтр. Схема управ­ления обеспечивает широтно-импульсное управление транзисторами VT1... VT6 этих модулей на частоте 25 кГц. Сами модули включают­ся между собой параллельно по входу и последовательно по выходу, как условно показано на рис. 7.8, а. При этом длительность работы каждого из модулей на интервале полупериода выходного напряже­ния инвертора одна и та же и составляет 6,25 мс. Ступенчатая функ­ция напряжения на входе мостового инвертора (и_{вх ми}) формируется за счет того, что выходное напряжение каждого последующего мо­дуля сдвинуто по фазе относительно предыдущего на 0,625 мс (на интервале каждого полупериода выходного напряжения инвертора). Коэффициент гармоник такого устройства не превышает 10 %, что позволяет подключать аппаратуру непосредственно (без сглажива­ющего фильтра) к выходу ИН.

Стабилизация выходного напряжения в ИАТ 1000-2 осуществ­ляется за счет изменения относительной длительности включенного состояния транзисторов (на частоте 25 кГц) модулей высокочастот­ного преобразователя.