Трехфазные инверторы напряжения, нечувствительные к несимметрии нагрузки

Аннотация

Работа посвящена систематизации и сопоставительному анализу вариантов решения задачи структурно-алгоритмического синтеза трехфазных инверторов напряжения (ТИН), выполненных по мостовой схеме (на 6 транзисторах, в виде 3-х основных стоек ключей) и способных обеспечить требуемое качество выходного напряжения при несимметричной токовой загрузке его фаз. Для управления основными ключами ТИН во всех вариантах для повышения уровня выходного напряжения используется программная (жесткая) ШИМ в режиме перемодуляции с глубиной модуляции μ=2,5. Показано, что наиболее простым решением поставленной задачи является использование конденсаторного делителя в цепи питания ТИН с соединением его средней (нулевой точки) с нулевой точкой несимметричной нагрузки, а также введение индивидуального фильтра для однофазной нагрузки. Недостатком подобного решения является ухудшение спектрального состава напряжений в нагрузке из-за протекания в её фазах токов гармоник нулевой последовательности (ГНП), что при заданном качестве выходного напряжения приводит к снижению массогабаритных показателей выходных фильтров. Для устранения этого недостатка рассматривается три альтернативных варианта решения задачи (один из которых новый). Общим существенным признаком всех решений является введение в ТИН дополнительной четвертой стойки ключей. При этом в первом варианте ТИН используется ещё и так называемый компенсирующий ГНП-трансформатор, а во втором – компенсирующий автотрансформатор. В третьем варианте эти электромагнитные узлы отсутствуют. Для первых двух вариантов ТИН проводится сопоставительная оценка двух типов электромагнитных узлов по их габаритной мощности и отдается предпочтение второму варианту. Для третьего варианта ТИН был разработан новый алгоритм управления ключами четвертой стойки ключей, который (так же, как и первые два варианта ТИН) обеспечивает устранение в нагрузке гармоник ГНП. Рассмотренные решения ТИН синтезированы применительно к требованиям авиационного применения и предназначены для использования их при синтезе генерирующих систем напряжения 115/200В постоянной частоты 400 Гц при переменной частоте вращения приводного вала генератора. В качестве основного средства решения поставленных задач используется имитационное компьютерное моделирование (ИКМ) в среде OrCAD PSpice Schematics. Результаты исследования и их адекватность проектному замыслу поясняются и подтверждаются полученными на основе ИКМ осциллограммами.