Способы формирования импульсных напряжений для последующего выделения синусоидальной составляющей

Существует три основных способа формирования импульсных напряжений для последующего выделения синусоидальной составляющей.

Первый способ – формирование ступенчатого напряжения, позволяющее в частном случае не иметь в спектре третьей и кратных ей гармоник. Для регулирования или стабилизации выходного напряжения необходим отдельный силовой регулятор, от которого питается инверторная часть преобразователя. Регулятор должен работать в режиме ШИМ на достаточно высокой частоте. Двойное преобразование энергии обуславливает невысокие удельные показатели устройства в целом. Находят применение и другие способы регулирования выходного напряжения, основанные на импульсной модуляции ступенчатой формы напряжения.

Второй способ – широтно-импульсная модуляция, позволяющая получить низшую из высших гармоник с номерами 20-50 и более. Масса и объем фильтра при этом получаются минимально возможными, число мощных транзисторных ключей однофазного инвертора равно четырем. Регулирование или стабилизация выходного напряжения не требует дополнительных ключей. Единственный недостаток инвертора с ШИМ заключается в повышенных потерях в транзисторах из-за большой частоты переключений. Широтно-импульсная модуляция обычно реализуется применением аналоговых методов в цепях формирования управляющего напряжения.

Третий способ – широтно-импульсное регулирование (ШИР), заключающееся в формировании одинаковых по длительности импульсов, середины которых расположены неравномерно в пределах четверти периода синусоидального напряжения. Специальным выбором фазовых углов середины импульсов из спектра исключаются заранее выбранные гармоники так, чтобы максимально повысить номер низшей из высших гармоник, подлежащей подавлению фильтром. Регулирование или стабилизация выходного напряжения осуществляется одинаковым изменением длительности всех импульсов. По массе и объему фильтра метод ШИР близок к ШИМ, но требует числа импульсов за период выходного напряжения в 1,2-1,4 раза больше, чем при ШИМ. Широтно-импульсное регулирование специально ориентировано на цифровые методы формирования исходного импульсного напряжения.