34.3. Гармонический состав выходного напряжения трёхфазного инвертора
Регулировочная характеристика и спектральный состав выходного напряжения трёхфазного инвертора также как и однофазного зависят от коэффициента модуляции и формы модулирующего напряжения [10, 17].
В спектре выходного
напряжения трёхфазного инвертора
отсутствуют все чётные гармоники, а
также гармоники кратные трём. Сам спектр
определяется алгоритмом управления.
При управлении автономным инвертором
по закону
амплитуды гармонических составляющих
в фазном напряжении определяются из
выражения:
,
(1)
где
- амплитуда
-ой
гармоники;
= 6n
+
1; n
= 0, 1, 2, 3;
- напряжение питания.
Отношение амплитуд гармонических составляющих фазного напряжения к амплитуде первой гармоники имеет вид:
.
(2)
Из уравнения (2) следует, что при простейшем алгоритме управления гармонический состав постоянен. В выходном напряжении наиболее сильно выражены пятая и седьмая гармоники. При ШИР на основной частоте повторения отношение амплитуд гармонических составляющих фазного напряжения к амплитуде первой гармоники имеет вид:
.
(3)
На рис. 207 а
показаны зависимости относительных
амплитуд гармоник от относительной
длительности управления
.
Из рис. 5.18 видно, что в процессе
регулирования при уменьшении выходного
напряжения 5, 7, 11, 13 гармоники приближаются
к основной, что искажает форму напряжения
и тока и приводит к увеличению потерь
от высших гармоник.
Рис. 207. Гармонический состав выходного напряжения АИН с ШИР
Некоторое улучшение гармонического состава достигается за счёт ШИР на несущей частоте.
В этом случае отношение амплитуд гармонических составляющих фазного напряжения к амплитуде первой гармоники имеет вид:
,
(4)
где k определено выражением
.
(5)
Из последнего
выражения следует, что для монотонного
уменьшения
-
гармоники при уменьшении
необходимо соблюдение условия
.
При k
= 1 ни для
одной из высших гармоник это условие
не выполняется. При k
= 2 оно выполняется только для пятой
гармоники. При k
= 3 – для пятой и седьмой гармоник и т.
д.
На рис. 207 б
показаны зависимости относительных
амплитуд гармоник от относительной
длительности управления
для k
= 2.
В случае широтно-импульсной модуляции расчёт спектра выходного напряжения инвертора представляет собой достаточно сложную задачу. На гармонический состав выходного напряжения здесь влияют отношение несущей частоты к частоте модуляции, закон изменения модулирующего напряжения и коэффициент модуляции. Использование пакета расширения Signal Processing Toolbox позволяет при любых сочетаниях этих регулируемых параметров определить спектральный состав выходного напряжения.
На рис. 208, в качестве
примера, представлен спектр фазного
напряжения на выходе инвертора при
синусоидальной форме модулирующего
напряжения и
= 400 В; m
= 0,85;
= 500 Гц;
= 25 Гц.
Сравнение этого спектра с аналогичным для однофазного инвертора показывает, что здесь практически подавлена гармоника на несущей частоте.
Рис. 208. Спектр фазного напряжения на выходе инвертора при ШИМ