Широтно-импульсная модуляция в трехфазных инверторах напряжения

Силовые схемы

Повышение частоты коммутации силовых ключей и развитие микропроцессорных систем управления значительно уменьшило число применяемых схем автономных инверторов, сведя их многообразие к простейшим вариантам. Известны две основные бестрансформаторные схемы трехфазных инверторов (рис. 1) [1]. Трехфазный мостовой инвертор рис. 1.1, а применяется при питании симметричной нагрузки, не имеющей вывода нулевой точки. Схема «три однофазных полумоста» рис. 1.1, б может быть применена при работе на нагрузку, имеющую вывод нулевой точки, в том числе на несимметричную нагрузку.

В схеме инвертора рис. 1.1, б в каждой фазе независимо формируется двухполярная однофазная ШИМ-последовательность, взаимный сдвиг основных гармоник на 120° осуществляется системой управления. На рис. 1.2, а приведен спектр ШИМ-последовательности при модуляции фронта (или среза) импульса, на рис. 1.2, б — при двухсторонней модуляции и фронта, и среза (где k — номер гармоники; C_k — амплитуда k_й гармоники). В приведенном примере частота коммутации f_к = А f_вых = 48f_вых, коэффициент модуляции — отношение наибольшей длительности импульса выходного напряжения к межкоммутационному интервалу — K_м = 0,5.

Рис. 1.1

Подобный характер спектра характерен для ШИМ по синусоидальному закону. В низкочастотной части спектр содержит только основную гармонику с частотой f_вых (k = 1), а в области высоких частот группы комбинационных гармоник, расположенные вблизи частот, кратных частоте коммутации f_к. Амплитуда основной гармоники при двухполярной ШИМ равна ЅEK_м, где E — напряжение источника питания.

На рис. 1.2, в и г представлены спектры выходного напряжения инвертора по схеме рис. 1.1, а. На рис. 1.2, в приведен спектр при модуляции фронта (или среза) импульса, на рис. 1.2, б — при двухсторонней модуляции и фронта, и среза, частота коммутации f_к = 48f_вых, коэффициент модуляции K_м = 0,5.

Рис. 1.2.