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:

Блок выполнения операций десятичной арифметики Каноническая структура синтеза синхронного вычислительного устройства состоит из двух автоматов - операционного (ОА) и управляющего (УА). Каноническая структура вычислительного ус ...

Диспетчерская централизация на базе комплекса технических средств Неман Диспетчерская централизация (ДЦ) - это комплекс устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, состоящий из автоблокировки на перегонах, электрической централизации стрелок ...

Измерение параметров радиолокационного сигнала Исходные соотношения. Критерий оптимальной оценки параметров сигнала: Пусть на вход приемника поступает аддитивная смесь сигнала и шума: ; где: - вектор случайных ...