ё к sr u uuuuuuuu илг

Рис. 5. Форма напряжения (а) и зависимость качества выходного напряжения от параметров фильтра и глубины регулирования амплитуды основной гармоники для режима ШИР-КД 7,11/10 (б) 7 -номинальная нагрузка; 2 -холостой ход

Результаты определения области допустимых значений критерия подобия фильтров для модифицированного режима ШИР-КД 7,11/10 показаны на рис. 5.

Пример. Определить параметры фильтров инверторов, в которых используются режимы ШИР-КД 7,11 и ШИР-КД 7,11/10, при следующих условиях:

С/вых=36 В, Р =125 в-А, (01 = 400 Гц, Кг.ъ

:0,05.

Для режима ШИР-КД 7,11 из рис. 4 принимаем т= = 0,5 и, подставляя в (20), (21), получаем

Li= (0,5-Зб2/125-6,28-400) (l,5)o.s 3,6 мГн;

Ci= (0,5-125/362-6,28-400)/ (1,5).5= 22 мкФ.

Для режима ШИР-КД 7,11/10 из рис. 5 принимаем /п2=0,1 и аналогично предыдущему режиму получаем

L2 = l,37 мГн; С2=11,5 мкФ.

Индексами обозначены первый и второй фильтры. Отношение установленных мощностей этих фильтров

Рх1*/Рх2* = 2 [т,2 (1 +т,2) ] /2 [/ 2 (1 -f/ 2) V-= = (0,5 1,5/0,1 -1,1) °.5=0,86/0,332 2,6. В этом отношении за единицу принята установленная мощность выходного трансформатора. Реальное уменьшение объема и массы выходного фильтра можно определить только с учетом конкретной элементной базы.

Экспериментальное сравнение шнротно-импульсных режимов в инверторах. В практических реализациях инверторов находят применение алгоритмы режимов широтно-нмпульсной модуляции (ШИМ) и широтно-импульсного регулирования с кодовой модуляцией (ШИР-КД) [4, 5]. Основные свойства импульсных напряжений при ШИМ и ШИР-КД следующие.

В спектральных составах импульсных напряжений, формируемых из импульсов разной длительности (ШИМ), можно подавить любое количество низших гармоник, номера которых образуют непрерывную последовательность нечетных чисел. Спектры напряжений режимов ШИМ достаточно хорошо (особенно при большом числе импульсов) характеризуются двумя парами гармоник, номера которых кратны числу импульсов минус, плюс единица и минус, плюс три.

Режимы ШИР-КД характеризуются тем, что импульсные напряжения формируют из импульсов одинаковых амплитуд н равных длительностей. Для подавления низших гармоник в спектрах этих напряжений используется модуляция фазовых углов импульсов. При этом на половине периода основной частоты некоторые импульсы могут иметь противоположную остальным полярность. Поэтому результирующее напряжение, сформированное из разнополярных импульсов одинаковой длительности, может состоять из импульсов разной длительности, так как разнополярные импульсы, накладываясь друг иа друга, образуют паузу.

Спектральные составы напряжений при одинаковом числе импульсов режимов ШИМ и ШИР-КД могут быть достаточно близкими.

В настоящее время режимы ШИМ реализуются аналоговыми методами проще, чем режимы ШИР-КД. В свою очередь, режимы ШИР-КД реализуются цифровыми методами проще, чем режимы ШИМ.

При одном и двух импульсах за полупериод основной частоты режимы ШИМ и ШИР-КД совпадают. По мере увеличения числа импульсов аппроксимации формальное различие режимов должно проявляться все в большей и большей степени. Поэтому должны быть различными и требуемые затраты на фильтрацию этих напряжений.

Для экспериментального выявления этих отличий был изготовлен макет инвертора (рис. 6,а), состоящий из силового коммутатора, цифровой схемы управления, выходного однозвенного фильтра и нагрузки. В процессе эксперимента сигнал управления, соответствующий выбранному режиму, подавался на схему силового коммутатора. Репродуцированное силовым коммутатором импульсное напряжение подавалось на силовой фильтр. При холостом ходе иа выходе фильтра с помощью изменения частоты следования импульсов устанавливался коэффициент гармоник выходного напряжения, приблизительно равный 5%. Затем подключалась нагрузка и измерялся коэффициент гармоник. Для каждого режима эти, измерения проводились при коэффициентах регулирования, равных 0,5 и 1,0. Полученные результаты

нормировались по отношению к частоте 400 Гц. Реальные частоты в эксперименте находились в диапазоне 350... 500 Гц.

В качестве базового принят фильтр, параметры которого определены при холостом ходе для одноимпульсного напряжения при коэффициенте регулирования 0,5.

Спектральный состав одноимпульсного напряжения определяется гармониками

У,= (4/щ) [sin (9Я/2)][з1п (qnKp/2)]. (29)

Коэффициент гармоник напряжения на выходе однозвенного фильтра

г.вых -

/00 \

(У,21Г,2) 1

(30)

/Сг.вых(при /Ср=0,5; 1,0) =

-1 =

Коэффициент передачи фильтра при холостом ходе

W, = (1-9W)-; m=(ohLC. (31)

Коэффициенты гармоник выходных напряжений при одноимпульс-ном входном напряжении равны между собой для /Ср=0,5 и /Ср= = 1,0.

Из (29) ... (31) получаем

(1 - 2)2 2 l/q4 1 - 9W)2 I

= {0,06257с2(!-/ra2)2[3-(6m/n)tg(n/2m) -f tg2(n/2/ra)] - 1} . . (32)

Например, для m=2/3, m2=4/9 получаем АГгвых = 6,3%, для m = Q,5, m.= = 0,25 Л:г.вых=20,2%.

Далее в скобках указано число импульсов за половину периода основной частоты.

Режимы ШИМ (2) и ШИР-КД (2) при Кр=1 совпадают с режимом ШИМ(1) или ШИР-КД(1), т. е. одно-импульсным напряжением, при р = = 2/3. Для этого случая из (29)... (31) получаем следующее соотношение:

Рис. 6. Схема инвертора (а) и формы напряжений на входе и выходе фильтра режима ШИМ(1) при холостом ходе (б) и номинальной нагрузке (в)

СУ -схема управления