Главное


Формирование выходного напряжения и тока

Форма выходного напряжения или тока инвертора, другими словами количество гармоник в напряжении или токе, должны быть определены при разработке весьма тщательно. Получение на выходе напряжения (тока) близкого к синусоидальному является важной задачей, поскольку в противном случае ухудшается коэффициент мощности, возрастают электромагнитные помехи и шумы как на силовых выводах, так и в цепях управления. Множество нагрузок, таких, например, как электромеханические датчики, требуют синусоидальности напряжения. Тем более от инвертора требуется синусоидальное напряжение, если он входит в состав источника бесперебойного питания и его выходное напряжение должно в какие-то промежутки времени заменить сеть переменного тока.

Сложность данного вопроса заключается в том, что улучшить качество выходного напряжения только постановкой LC -фильтра может оказаться невозможным или невыгодном. В частности, стремясь уменьшить нежелательные гармоники на выходе, увеличивая L и C фильтра, происходит неизбежное снижение амплитуды (первой ) основной гармоники.

По этим причинам в инверторах применяются активные методы снижения гармоник, которые сочетаются с постановкой фильтров, то есть пассивными методами.

Для получения напряжения, приближенного к синусоиде, применяют ШИМ или АИМ, которые технически могут выполняться различными способами.

Критерием оценки синусоидальности кривой будем считать коэффициент гармоник Кгф получаемый на выходе фильтра, подключенного к импульсному напряжению инвертора.

Пусть ω0= - собственная частота фильтра, а ω1-первая гармоника напряжения на выходе инвертора. Отношение двух названных частот назовем ω0- параметр, характеризующий фильтр

(2.2.1)

Без учета нагрузки, считая, что комплексное сопротивление выходного конденсатора фильтра много меньше сопротивления нагрузки, получим передаточную функцию LC-фильтра

Сделав замену s = jω (здесь ω- текущая частота), определим амплитудно- фазовую характеристику фильтра

(2.2.2)

Смысл выражения (2.1.2) заключается в том, что при частоте ω=ω0= отношение амплитуды напряжения на выходе к амплитуде напряжения на входе фильтра стремится к бесконечности (мы пренебрегли нагрузкой фильтра). Кроме того, при всех частотах в спектре импульсно выходного напряжения больших, чем первая (основная), модуль W(jω) уменьшается, что говорит о подавлении любой гармоники напряжения более высокой, чем первая. Скорость снижения модуля W(jω) , если выражать его в децибелах, равна -40дБ/дек. Знак минус, получаемый в правой части (2.2.2) при всех ω>ω0 , свидетельствует о том, что выходное напряжение находится строго в противофазе с входным (это опять является следствием пренебрежения нагрузкой инвертора).

Обозначим модуль W(jω) как kUn - коэффициент передачи фильтра по напряжению n-й гармоники.

Тогда

kUn== (2.2.3)

Условно принимается, что для первой гармоники коэффициент передачи фильтра kU1 в (2.1.3) равен единице.

Подставим kUn из (2.1.3) в выражение для коэффициента гармоник. В результате получим:

Кгф=, (2.2.4)

где U1 и Un - амплитуды первой и n-й гармоник напряжений на входе фильтра.

Фильтр будет иметь наименьший объем при минимальном значении ω*, что следует из (2.1.1). Заданное значение Кгф легче обеспечивается фильтром минимального объема (ω* минимально), если в спектре напряжения на входе фильтра не просто отсутствуют несколько произвольных гармоник, то есть некоторые Un равны нулю, а отсутствуют низшие гармоники, которые фильтром ослабляются наиболее тяжело. В этом заключается смысл соотношения (2.1.4).

Другие статьи по теме

Исследование алгоритма оценивания стохастических динамических систем
Целью данной работы является исследование алгоритма оценивания стохастических динамических систем называемого Фильтром Калмана. Задачей работы помимо исследования алгоритма является реа ...

Исследование и разработка конструкции широкополосного симметрирующего устройства
На сегодняшний день развитие НТП (научно технический прогресс) в области электроники все чаще приводит к созданию новых типов электронных приборов и к возможности проектирования на их ос ...

Использование микроконтроллеров при проектировании цифрового вольтметра
Основной задачей при проектировании измерительных приборов было и остается достижение определенных метрологических характеристик. На разных этапах развития вычислительной техники эта зад ...

www.techspirit.ru © 2019