При многократной ШИМ

 

Как видно из кривых u_v1… u_v4, транзисторы VT1 и VT4 обеспечивают подключение ИН к источнику энергии V5 на интервале первого полупериода изменения выходного напряжения инвертора, а транзисторы VT2 и УТЗ — на интервале второго полупериода. Причем верхние транзисторы VT1 и VТЗ открыты в течение всего соответствующего полупериода, тогда как нижняя пара транзисторов VT2 и VT4 коммутируются многократно на интервале соответствующих полупериодов. Следовательно, при данном алгоритме работы транзисторов реализуется рассмотренный выше несимметричный способ управления.

 

При изменении длительности включенного состояния нижних транзисторов по синусоидальному закону кривая выходного напряжения инвертора u₁₂ (точках 1, 2) будет иметь форму, представленную на рис. 7.9,6 сплошными линиями. При такой форме u₁₂напряжение на нагрузке (на выходе LC-фильтра) будет иметь форму близкую к синусоидальной (пунктирная кривая на рис. 7.9,6).

Рис. 7.11. Структурная схема инвертора ИЦ-1500

 

Применение в ИН эталонного синусоидального напряжения позволяет реализовывать модульный принцип построения инверторных систем, состоящих из отдельных ИН (модулей), включаемых параллельно на общую нагрузку. Кроме того, появляется возможность синхронизировать работу этих модулей с резервирующей промышленной сетью переменного тока, что необходимо для нормальной работы большинства устройств бесперебойного питания (UPS). Расчетные соотношения для рассмотренных инверторов синусоидального напряжения приведены в [48].

В качестве примера на рис. 7.11 приведена структурная схема инвертора с синусоидальной формой кривой напряжения типа ИЦ 1500 (инвертор цифровой с номинальной выходной мощностью 1500 ВА), выпускаемого Юрьев-Польским заводом. Питание инвертора осуществляется от выпрямительно-аккумуляторной установки на номинальное выходное напряжение —60 В с пределами его изменения 42...75 В. На входе и выходе устройства установлены помехоподавляющие фильтры (фильтры радиопомех), обеспечивающие электромагнитную совместимость ИН с другими устройствами электропитания и с аппаратурой, подключаемой к его выходу.

Стабилизирующий высокочастотный (ВЧ) преобразователь обеспечивает преобразование входного напряжения относительно низкого уровня (43... 75 В) в стабильное напряжение на уровне 350 В, а также гальваническую развязку выходного напряжения ИН от источника питания. ВЧ преобразователь представляет собой два однотактных преобразователя с прямым включением диода, каждый из которых работает в режиме широтно-импульсного управления на частоте 50 кГц. Выходные напряжения этих однотактных преобразователей сдвинуты по фазе друг относительно друга на половину периода, так что частота первой гармоники пульсации на выходе ВЧ преобразователя составляет 100 кГц. Кроме того, такое построение ВЧ преобразователя позволяет существенно уменьшить уровень импульсного потребления энергии от источника питания. Контроллер обеспечивает ранее рассмотренный принцип несимметричного управления транзисторами мостового инвертора с широтно-импульсным изменением относительной длительности включенного со стояния нижних транзисторов по синусоидальному закону. Частота коммутаций нижних транзисторов на интервале, соответствующих полупериодов выходного напряжения, равна 20 кГц. Высокочастотный фильтр, установленный на выходе мостового инвертора, обеспечивает выделение интегральной составляющей напряжения. Номинальное (действующее) значение выходного напряжения 220 В. Установившееся отклонение выходного напряжения инвертора (при изменении напряжения питания в указанных выше границах и изменении тока нагрузки от 5 до 100 % Imax = 7,5 А) не превышает ±2 %. Частота выходного напряжения 50±0,5 Гц. КПД рассмотренного инвертора

при полной его загрузки составляет 87 %. Коэффициент искажений синусоидальности выходного напряжения не более 2%. Допустимый диапазон изменения коэффициента мощности нагрузки лежит в пределах 0,5...1,0. Время переключения нагрузки с инвертора на сеть и обратно (с помощью байпаса) не превышает 15 мс.