Конспект лекций по курсу “Электрический привод”, страница 38

,                               (7.1.3)

Поскольку полупроводниковые приборы не идеальны, то существует опасность, что в одной фазе инвертора выключаемый транзистор не успеет выключиться, а включаемый транзистор успеет включиться. При этом все транзисторы одной фазы окажутся включенными и замкнут накоротко конденсатор. Чтобы этого не произошло, между моментом снятия управляющего импульса с одного транзистора и моментом подачи управляющего импульса на другой транзистор той же фазы выдерживается сравнительно небольшая пауза, необходимая для восстановления запирающих свойств полупроводниковых элементов.

Другой особенностью реальных устройств является то, что при сравнении напряжений управления с опорным напряжением часть опорных напряжений (в зонах максимума и минимума) не может быть использована. На рис.7.1.3 эти зоны обозначены Δu_оп. Это объясняется также не идеальными свойствами полупроводников, тем, что включения и выключения полупроводников происходят не мгновенно, а в течение какого-то времени (от нескольких микросекунд до долей микросекунды). При этом существует рабочая зона опорного напряжения, ограниченная прямыми –1+Δu_оп и 1–Δu_оп (при амплитуде опорных напряжений, равной 1).

Если же пренебречь сравнительно быстрыми переходными процессами переключения полупроводниковых элементов, то можно считать, что состояния транзисторов (открыт или закрыт – функции k_n на рис.7.1.1 и 7.1.3) соответствуют состояниям импульсов управления.

Отношение амплитуды напряжений управления U_ym к амплитуде опорного напряжения U_п.m называют кратностью модуляции

.                                                                                           (7.1.4)

При постоянном напряжении на входе инвертора основные составляющие напряжений фаз подобны напряжениям управления. При этом кратность модуляции определяет амплитуду и действующее значение “гладких” составляющих напряжений на выходе инвертора.

Инвертор работает в режиме синусоидальной ШИМ при изменении коэффициента модуляции в пределах

.

Если , то инвертор работает в режиме перемодуляции. Диаграмма формирования импульсов управления в этом режиме представлена на рис.7.1.4.

Рис.7.1.4 Формирование импульсов управления одной фазы инвертора в режиме перемодуляции

Как видно из рис.7.1.4, напряжения управления u_yn часть периода выходят за пределы рабочей зоны опорного напряжения, ограниченной прямыми –1+Δu_оп и 1–Δu_оп. При выходе за пределы рабочей зоны транзисторы и диоды перестают работать в режиме ШИМ и остаются в каком-либо одном состоянии (открыты или закрыты). При этом на данную фазу нагрузки подается какой-либо один потенциал (положительного или отрицательного полюса конденсатора или 0) и этот потенциал не изменяется (при неизменном напряжении конденсатора). Если в напряжении управления отбросить части, которые выходят за пределы рабочей зоны опорного напряжения и заменить эти части прямыми, то мы получим усеченные напряжения управления u_оyn, которые по форме близки к трапеции рис.7.1.4. “Гладкие” составляющие напряжений на выходе инвертора также близки по форме к трапеции.

Если амплитуда напряжений управления и кратность модуляции увеличиваются до бесконечности, то трапецеидальное напряжение на выходе инвертора трансформируется в прямоугольное и инвертор переходит в режим фазной коммутации.

В режимах перемодуляции и фазной коммутации амплитуда основных гармонических составляющих напряжений управления больше амплитуды опорных напряжений. Соответственно в выходных напряжениях инвертора амплитуда основных составляющих превышает амплитуду “гладких” составляющих.