принцип работы и схема подключения

Инверторные устройства используются в самых различных областях. В большинстве случаев, это однофазные приборы, работающие по классическим схемам. Однако, возникают ситуации, когда необходимо обеспечить электроэнергией асинхронный двигатель от аккумуляторной батареи или просто получить трехфазный ток для специфических нужд. И здесь на выручку приходит трехфазный инвертор с увеличенным числом электронных управляемых ключей, преобразующий постоянный ток в трехфазный переменный с требуемыми характеристиками.

Содержание

Где применяется

Область применения трехфазных инверторов достаточно большая, а в некоторых случаях без них просто невозможно обойтись. Управление электродвигателями будет гораздо эффективнее, когда используются модифицированные современные трехфазные инверторные устройства. Они включаются в общую схему с одно- и трехфазными асинхронными двигателями, коллекторными агрегатами, а также с трехфазными двигателями постоянного тока.

Для управления разными типами двигателей используются свои режимы, поддерживаемые соответствующим программным обеспечением. Это дает возможность подключать практически любые двигатели в обмотках которых имеется от 1 до 3 фаз. В виде исключения можно отметить конструкцию биполярных двухфазных шаговых двигателей, оборудованных двумя независимыми обмотками.

В состав комплектующих такого инвертора входит основная плата управления, входы и выходы питания, а также интерфейс для ввода необходимых данных и вывода текущих показаний на дисплей или табло. Довольно часто управления осуществляется с помощью компьютера. Подключение инвертора выполняется через специальный разъем, установленный на плате.

В современных инверторах управления предусмотрен демонстрационный режим, при котором поочередно запускается показ основных функций – пуска и остановки, изменения скорости и реверса. Для переключений между функциями предусмотрены 4 кнопки, расположенные на плате.

Разновидности трехфазных инверторов

По своим параметрам, характеристикам и предназначению все виды преобразователей можно условно разделить на несколько групп.

В первую очередь, они могут быть автономными или зависимыми. В первом случае постоянный ток преобразуется в переменный, где частоту определяет система управления, а характеристики выходного напряжения тесно связаны с параметрами нагрузки. Зависимые устройства выдают ток, определяемый частотой местной сети, с постоянными значениями. В автономных приборах возможны плавные изменения напряжения от нуля до наибольшей допустимой величины. Поэтому такие инверторы чаще всего используются в различных схемах.

Существует дополнительная классификация автономных инверторов в соответствии с его схемой, способами принудительной коммутации, параметрами нагрузки и источников питания. Они могут быть автономными инверторами тока – АИТ или напряжения – АИН, а также резонансными – АИР.

В соответствии с количеством токовых коммутаций, трехфазный инвертор бывает одно- или двухступенчатым. В первом случае ток нагрузки сразу поступает к тиристору, включающемуся в работу, а во втором происходит изначальное переключение нагрузки на вспомогательную цепь, и лишь потом она переходит в основную. Если в схеме используются тиристоры, рассчитанные только на одну операцию, в нее могут быть дополнительно включены узлы принудительной коммутации.

Как работает 3-х фазный инвертор

В состав силовой части трехфазного инвертора входят транзисторные ключи с маркировкой от VT1 до VT6 в количестве шести элементов и диоды обратного тока VD1–VD6, также шесть штук. Диоды соединяются в общий мост и подключаются параллельно с источником питания.

Силовая трёхфазная цепь инверторов может быть построена разными способами. При постоянной структуре цепи, подача управляющих сигналов происходит одновременно сразу к трем силовым транзисторам. Таким образом, ее структура остается неизменной. В случае использования переменной структуры, количество транзисторов для подачи управляющих сигналов нередко бывает менее трех.

Продолжительность переключений, выполняемых транзисторными ключами и частота напряжения на выходе, зависит от используемой системы управления. В интервале, включающем в себя один период, переключения на выходе транзисторов анодной и катодной групп может происходить от одного до множества раз.

Конфигурация тока на выходе получается в соответствии с характеристиками нагрузки. Если нагрузка активно-индуктивная, получается форма в виде ломаной кривой, разделенной на четыре части, расположенные на половине периода. Эффект от токовой нагрузки определяется интегрированием наиболее характерных участков токовой кривой. Необходимая форма нагрузки, в том числе и синусоидальная, получается при многократном включении и отключении управляемых вентилей в пределах одного периода.

Регулировка выходного напряжения в инверторе осуществляется при помощи широтно-импульсной модуляции – ШИМ. Сформированная модуляция в виде прямоугольника, получила название широтно-импульсного регулирования – ШИР. Такое регулирование выходного напряжения выполняется за счет изменяющейся продолжительности подключения нагрузки к источнику питания. Данная схема применяется в момент паузы между импульсами, когда происходит запирание двух одинаковых силовых транзисторов.

В случае групповых переключений в нагрузочном напряжении возникает определенная пауза. Это происходит при изменении током своего знака в тот момент, когда два транзистора начинают запираться. Если же ток к этому времени не изменит своего знака или нагрузка окажется слишком продолжительной, то формирования паузы в напряжении на выходе не получится. При использовании ШИР, структура тока и напряжения на выходе в диапазоне малых частот и напряжений, значительно ухудшается. Для того чтобы избежать этого негативного явления, ШИР приходится выполнять на действующих несущих частотах.

Схема подключения

Подключение трехфазного инвертора в качестве примера можно рассмотреть в общей связке с электродвигателем. На представленном ниже рисунке обозначен двигатель М, работающий под управлением ключей V1 – V6. Все полупроводники для более наглядного отображения представлены как обычные механические контакты. Для питания используется постоянное напряжение Ud, поступающее из выпрямителя, не отмеченного на схеме. Ключи 1, 3, 5 относятся к верхним, а три ключа 2, 4, 6 – к нижним.

Верхние и нижние ключи никогда не открываются одновременно, во избежание короткого замыкания. Схема будет нормально работать, когда нижний ключ открывается, а верхний к этому времени уже находится в закрытом состоянии. Для формирования этой паузы используются контроллеры.

Продолжительность паузы должна гарантировать, чтобы силовые транзисторы закрывались своевременно. При недостаточности этого временного промежутка, верхний и нижний ключи могут одновременно открыться на очень короткое время. Это крайне нежелательно и не должно происходить систематически, поскольку выходные транзисторы сильно нагреваются и быстро выйдут из строя. Подобная ситуация известна как сквозные токи.

Существует гальваническая связь между нижними и верхними ключами и с управляющим устройством. Подача сигнала управления выполняется через резисторы непосредственно к составному транзистору, выполняющему функции драйвера нижнего ключа. У верхних ключей отсутствует гальваническая связь с элементом управления и с общим проводником. Поэтому для более эффективного управления к верхнему составному транзистору помимо драйвера дополнительно устанавливается оптрон. Питание верхних ключей производится от отдельных выпрямителей, каждый из которых подключен к собственной обмотке трансформатора.

Различия между одно- и трехфазными инверторами

Существуют принципиальные отличия однофазного от трехфазного инвертора. В основном они связаны с их конструктивными особенностями. Это наглядно видно на примере устройств, используемых с солнечными батареями. Схема однофазного инвертора использует 1 или 2 трекера МРРТ, выполняющих слежение за максимальной отметкой мощности панели.

Далее в цепь включается инвертор, выполняющий преобразование тока и синхронизирующий его с сетью. Электроэнергия, полученная от этого инвертора, поступает непосредственно в сеть. К каждому трекеру подключается своя солнечная панель. При наличии двух трекеров можно подключить на выбор 1 или сразу 2.

Трехфазный инвертор напряжения может иметь в своей схеме от 1 до 4 трекеров, в зависимости от мощности каждого преобразователя. Они также выполняют слежение за точкой максимальной мощности и направляют постоянный ток от солнечной панели к входу инвертора. В свою очередь, преобразователь соединяется с сетевыми фазами и синхронизирует их сдвиг на все 3 фазы.

Таким образом, основное отличие между обоими устройствами заключается в разнице распределения полученной энергии. Распределение электричества трехфазным прибором осуществляется равномерно между всеми фазами. Если же для этой цели используется три однофазных инвертора, то выходная мощность каждого из них будет колебаться в соответствии с мощностью, выдаваемой солнечной панелью.

8.2.2. Трехфазный инвертор напряжения

Схема трехфазного инвертора напряжения представлена на рис. 8.8, где ключи S1, S2 идентичны ключам в ранее рассмотренных схемах однофазных инверторов. В схеме на рис. 8.8 выделен узел 0, образованный соединением конденсаторов С1 и С2, относительно которого можно рассматривать фазные напряжения u_a0, u_b0, и u_c0.

Рис. 8.8. Трехфазная мостовая схема инвертора напряжения

В сбалансированной трехфазной системе фазные напряжения и токи одинаковы в каждой фазе (с учетом междуфазного сдвига) и сумма их значений для двух любых фаз определяет значение напряжения и тока в третьей фазе. Это необходимо учитывать при задании опорных сигналов модуляции. Как и в однофазных, в трехфазных схемах можно организовать модуляцию, используя в качестве опорных модулирующих сигналов синусоидальные сигналы и сигналы несущей частоты треугольной формы.

В процессе модуляции в схеме имеет место восемь состояний ключей S1—S6, указанных в табл. 8.2. В традиционных методах синусоидальной ШИМ для формирования выходных напряжений используется шесть состояний ключей (I—VI).

Таблица 8.2

Состояние ключей и напряжений фаз a и

b в схеме трехфазного инвертора напряжения (0 — выключенное, 1 — включенное)

Номер	Состояние ключей						Значения напряжений
состояния	S1	S3	S5	S4	S6	S2	ua0	ub0	uc0
VIII	0	0	0	1	1	1	0	0	0
I	1	0	0	0	1	1			U d
II	1	1	0	0	0	1			0
III	0	1	0	1	0	1			—Ud
IV	0	1	1	1	0	0			— Ud
V	0	0	1	1	1	0			0
VI	1	0	1	0	1	0			Ud
VII	1	1	1	0	0	0	0	0	0

В состояниях VII и VIII выходное напряжение равно нулю. Смена состояний ключей во времени происходит в зависимости от соотношения текущих значений опорного и несущего сигналов. Рассмотрим формирование линейных напряжений на выходе инвертора. В целях единообразия трехфазной и однофазной схем будем рассматривать линейное напряжение u_ab как разность напряжений фаз а и б, определенных относительно точки 0. Выбор общей точки не имеет принципиального значения. Например, в качестве такой точки можно взять точку с потенциалом минусовой шины постоянного тока или какую-нибудь другую. С учетом выбора общей точки 0 линейное напряжение u_ab равно разности фазных напряжений u_ab и т. е. u_ab = u_a0 — u_b0 . Напряжения фаз u_a0 и u_b0 могут принимать следующие значения:

• на интервалах включенного состояния ключа S1 фаза а соединяется с шинами +U_d и , а на интервалах с включенным состоянием S4 фаза а соединяется с шинами —U_dи ;

• на интервалах с включенным состоянием ключей S3 и S6 для фазы b и .

Из табл. 8.2 видно, что состояния ключей S1, S3 и S5 противоположны состояниям ключей S4, S6 и S2. Это упрощает алгоритм управления инвертором и его схемотехническую реализацию.

С учетом значений при модуляции (рис. 8.8) условия изменения состояний ключей S1 и S2 на интервале положительных полуволн напряжений следующие:

u_Ma(θ) > u_H(θ)- S1 включен; u_Ma(θ) < u_H(θ)- S1 выключен;

u_Mb(θ) > u_H(θ)- S3 включен; u_Mb(θ) < u_H(θ)- S3 выключен;

На интервалах отрицательных полуволн u_Ma, u_Mb условия изменении состояний справедливы для ключей S4 (фаза а) и S6 (фаза b) (рис. 8.9). При этом в положительный полупериод напряжений u_Ma и u_Mbпотенциалы фаз а и b равны U_d/2 при включенных ключах S1 и S3 и равны —U_d/2 при выключенных ключах. На интервалах отрицательных полуволн потенциалы фаз а и b изменяются от —U_d/2 до U_d/2 в зависимости от состояния ключей (см. табл. 8.2). Равенство нулю потенциалов фаз а и b соответствует проводимости ключей других плеч и обратных диодов подобно тому, как это имело место в однофазных инверторах напряжения. Согласно табл. 8.2 амплитуда первой гармоники линейного напряжения инвер­тора U_alm1 при коэффициенте амплитудной модуляции 0 < М_a < 1 может быть записана в виде

^. (8. 10)

При переходе в режим сверх модуляции (М_а >1) амплитуды первых гармоник линейных напряжений возрастают (8.9) до значения

^. (8.11)

Учитывая, что в частотном спектре линейных напряжений отсутствуют гармо­ники кратные трем, частоту несущего сигнала выбирают кратной трем относи­тельно нечетных чисел (M_f = 9, 15, 21 …), округляя при малых значениях M_f до целого числа.

г

Рис. 8.9. Диаграммы синусоидальной ШИМ в трехфазном инверторе: а — напряжение модулирующих сигналов; б — напряжение фаз u_a0; в — напряжение фаз u_b0; г — линейное напряжение u_ab

В трехфазных инверторах, как и в однофазных, нагрузку ключей по току можно оценить по средним значениям токов в них на интервале одного периода. Оче­видно, что усредненные значения токов ключей S1—S6 и диодов D1—D6 будут соответствовать отрезкам синусоидальных токов фаз, т. е. первым гармоникам этих токов. При этом следует учитывать, что на интервалах включенных состоя­ний ключей общий ток фазы при активно-индуктивной нагрузке распределяется, например, между ключом S1 и обратным диодом D1. Таким образом,

через ключ S1 ток поступает в нагрузку, а при изменении знака возвращается в источник через обратный диод D1. Момент смены знака тока определяется коэффициентом сдвига основных гармоник тока и напряжения cosφ. Поэтому, учитывая только основную гармонику токов, несложно произвести расчет статических потерь мощности в ком­мутационных элементах и обратных диодах ключей.

Описание трехфазного мостового инвертора

В этой статье описываются определение и принцип работы трехфазного мостового инвертора. В этой статье также объясняется режим работы 180-градусной проводимости, формула для фазного и линейного напряжения трехфазного инвертора.

Трехфазный мостовой инвертор представляет собой устройство, которое преобразует входную мощность постоянного тока в трехфазный выходной переменный ток. Как и однофазный инвертор, он получает питание постоянного тока от батареи или, чаще, от выпрямителя.

Базовый трехфазный инвертор представляет собой шестиступенчатый мостовой инвертор. Он использует минимум 6 тиристоров. В инверторной терминологии шаг определяется как изменение включения от одного тиристора к следующему тиристору в правильной последовательности. Для получения одного цикла 360° каждый шаг имеет интервал 60°. Это означает, что тиристоры будут открываться с регулярным интервалом 60 ° в правильной последовательности, так что на его выходе синтезируется трехфазное выходное напряжение переменного тока.

Принципиальная схема трехфазного мостового инвертора:

На приведенном ниже рисунке показана простая силовая схема трехфазного мостового инвертора с шестью тиристорами и диодами.

При внимательном рассмотрении приведенной выше принципиальной схемы видно, что силовая цепь трехфазного мостового инвертора эквивалентна трем полумостовым инверторам, расположенным рядом. Предполагается, что трехфазная нагрузка, подключенная к выходным клеммам a, b и c инвертора, соединена по схеме «звезда».

На принципиальной схеме нумерация тиристоров выполнена в той последовательности, в которой они срабатывают для получения напряжения v _ab , v _bc и v _ca на выходных клеммах a, b и c.

Принцип работы трехфазного мостового инвертора:

Существует два возможных варианта управления тиристорами. В одной схеме каждый тиристор проводит на 180°, а в другой каждый тиристор проводит на 120°. Но в обоих этих шаблонах сигналы стробирования применяются и удаляются с интервалом 60° формы волны выходного напряжения. Следовательно, для обеих этих моделей требуется шестиступенчатый мостовой инвертор. Теперь мы обсудим 180-градусную модель этого трехфазного инвертора. Инвертор режима 120° будет объяснен в следующей статье.

Режим проводимости 180° трехфазного инвертора:

В режиме проводимости 180° трехфазного инвертора каждый тиристор проводит на 180°. Тиристорная пара в каждом плече, т.е. (Т1, Т4), (Т3, Т6) и (Т5, Т2) включается с временным интервалом 180°. Это означает, что T1 остается включенным в течение 180°, а T4 проводит в течение следующих 180° цикла. Тиристоры в верхней группе, т. е. (T1, T3 и T5), проводят с интервалом 120°. Это означает, что если T1 срабатывает при wt = 0°, то T3 будет срабатывать при 120°, а T5 — при 240°. То же самое верно и для тиристоров нижней группы, т.е. (T4, T6 и T2).

На основе вышеприведенной схемы включения была составлена ​​таблица, в которой показан период проводимости различных тиристоров трехфазного инвертора.

Из первой строки вышеприведенной таблицы вы можете заметить, что Т1 проводит на 180°, тогда как Т4 проводит на следующие 180°, а затем снова Т1 на 180° и так далее. Во втором ряду Т3 из верхней группы показан проводящим на 120° после того, как Т1 начал проводить. После того, как Т3 проводит на 180°, Т6 проводит на следующие 180° и снова Т3 на следующие 180° и так далее. Далее в третьем ряду Т5 из верхней группы начинает проводить 120° после Т3 или 240° после Т1. После проведения Т5 на 180°, Т2 проводит на следующие 180°, Т5 на следующие 180° и так далее. Таким образом идентифицируется схема включения тиристоров.

Из вышеприведенной таблицы можно сформулировать шесть этапов запуска тиристоров. Как видно из таблицы, период перекрытия трех тиристоров составляет всего 60°, по этой причине говорят, что каждый шаг трехфазного мостового инвертора составляет 60°. Давайте теперь попробуем определить шаги.

Этап-I: На этапе-I тиристоры T1, T6 и T5 проводят ток.

Этап-II: Провода T1, T2 и T6. Имейте в виду, что T5 выключен.

Шаг III: Теперь нужно выключить T6. Следовательно, этот шаг будет состоять из проводимости тиристоров Т1, Т2 и Т3.

Этап-IV: На этот раз T1 должен быть отключен, и, следовательно, T2, T3 и T4 будут работать на этом этапе.

Шаг-V: T4, T3 и T5 проводят, а T2 выключен.

Шаг-VI: T4, T6 и T5 проводят, а T3 выключен.

Из приведенных выше шагов вы можете заметить, что на каждом шаге 60° проводят только три тиристора — один из верхней группы и два из нижней группы или два из верхней группы и один из нижней группы.

Итак, пришло время нарисовать эквивалентную схему для каждого шага. Эквивалентная схема для ступеней I и II показана ниже.

Эквивалентная схема для ступеней III и IV для трехфазного мостового инвертора показана ниже.

Во время этапа I тиристоры 5, 6 и 1 работают. Они показаны как замкнутые выключатели, а непроводящие тиристоры показаны как разомкнутые выключатели. Клеммы нагрузки a и c подключены к положительной шине источника постоянного тока, тогда как клемма b подключена к отрицательной шине источника постоянного тока. Напряжение нагрузки v _ab = v _bc = V _s по величине. Величина напряжения нейтрали может быть рассчитана, как показано ниже:

Приведенное выше напряжение между линией и нейтралью может быть записано как Vao = Vco= (Vs/3) и Vbo = -(2Vs/3).

Приведенное выше напряжение линии к нейтрали может быть записано как Vbo = Voc= -(Vs/3) и Vao = (2Vs/3). Выходные напряжения, рассчитанные для шагов I и II, нанесены на график, чтобы получить форму волны выходного напряжения трехфазного мостового инвертора. Изменения фазных напряжений для остальных ступеней рассчитываются таким же образом и наносятся на график. Форма волны выходного напряжения показана ниже.

Из приведенной выше формы сигнала видно, что для каждого цикла выходного напряжения каждой фазы требуется шесть шагов, и каждый шаг имеет продолжительность 60°.

Линейное напряжение v _AB = V _AO + V _BO или V _AB = V _AO — V _BO получен путем Reversing v _BO , и добавив его в _AO . . Это показано на форме выходного сигнала (b). Точно так же линейные напряжения V _bc и V _ок нанесены на график.

На форме выходного сигнала трехфазного мостового инвертора можно отметить следующие моменты:

• Фазные напряжения имеют шесть ступеней за цикл.
• Линейные напряжения имеют один положительный импульс и один отрицательный импульс длительностью 120° каждый.
• Фазовое и линейное напряжения не совпадают по фазе на 120°.
• Линейные напряжения представляют собой сбалансированный набор трехфазных переменных напряжений. Эти напряжения не зависят от характера нагрузки, которая может состоять из любой комбинации сопротивления, индуктивности и/или емкости, или нагрузка может быть сбалансированной или несбалансированной, линейной или нелинейной.

Диоды с D1 по D6 предназначены для протекания через них тока при индуктивной нагрузке.

Формула линейного и фазного напряжения:

Среднеквадратичное значение линейного напряжения В _L приведено ниже.

V _L = 0,8165V _S

Стоимость среднего напряжения v _P приведен в виде ниже:

V _P = 0,4714V _S

VALTION OF Funds _S

9 0002

9000 2 2 0,4714 В _{. линейное напряжение В L1}

= 0,7797V _S

Стоимость фундаментального фазового напряжения v _P1

= 0,4502V _S

0,4502V _S

0,4502V _S

0

0,4502V _S

0

0,4502V _S

0

0,4502V S. В статье объясняется, как перейти от трехфазного напряжения переменного тока к напряжению постоянного тока с помощью выпрямляющей цепи. Трехфазный мостовой инвертор с шестью диодами показался хорошей отправной точкой для преобразования переменного тока в постоянный. В данной статье описан обратный процесс. Когда доступен источник постоянного тока (напряжения или тока), можно использовать инвертор для преобразования энергии в источник переменного тока. Когда источником является источник постоянного тока, необходим инвертор источника тока, когда это источник постоянного напряжения, можно использовать инвертор источника постоянного или переменного напряжения. Источник постоянного тока имеет не так много применений, поэтому описывать его не будем.

Принцип
Чтобы преобразовать напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока, необходимо выполнить процесс, противоположный процессу выпрямления. Проблема здесь в том, что естественные процессы коммутации недоступны, и поэтому использование пассивных полупроводников, таких как диоды, не может быть использовано. Для объяснения процесса используются идеализированные переключатели. Это означает отсутствие потерь при переключении, неограниченную частоту переключения, отсутствие задержки переключения и так далее. В реальной схеме доступно несколько вариантов, в зависимости от необходимой частоты, мощности или других важных характеристик нагрузки. Существует несколько способов управления инверторным мостом, но здесь описание сужается до принципа инвертора на 180°. В инверторе на 180° в каждый момент времени три переключателя замкнуты и три разомкнуты. Принцип показан на следующем рисунке.

Конечно, три замкнутых переключателя никогда не находятся в одной половине моста. Следующие графики, формулы и комментарии относятся к симметричной трехфазной нагрузке, такой как асинхронный двигатель. Чтобы прийти к графикам на следующем рисунке, необходимо сделать несколько шагов.

Линейный провод номер один, обозначенный L ₁ , никогда нельзя одновременно соединять с положительным и отрицательным потенциалом, поскольку это явно приводит к короткому замыканию. Название 180°-инвертор указывает на то, что переключатели в один период закрыты на 180° и логически разомкнуты на остальные 180°. Имея в виду график u _L1 можно найти. Он дает потенциал линии L ₁ относительно отрицательного полюса источника напряжения постоянного тока. Принцип состоит в том, чтобы получить симметричный процесс без коротких замыканий или точек, где три переключателя одной и той же половины моста вместе замкнуты. Здесь для других линий процесс переключения аналогичен, но ход напряжения u _L2 смещен на 120°, а ход напряжения u _L3 сдвинут на 240° в соответствии с u _L1 Имея это в виду, можно определить три линейных напряжения. Линейное напряжение u _{L1 L2} — это потенциал между линейным проводом L ₁ и линейным проводом L ₂ или, может быть, проще увидеть разницу между u _L1 и u _L2 Линейное напряжение u _{L2 L3} и u _{L3 L1} определяются как разница между u 1,2 и u1,3, соответственно, разница между u _L3 и u _L1 Как показано на нижних графиках рисунка klklk, линейные напряжения имеют блочную форму. Нумерация переключателей стандартная и аналогична нумерации диодов в выпрямителе. При этом в каждый момент времени три последовательных переключателя находятся в проводящем состоянии.

Форма волны напряжения
Симметричная нагрузка на трехфазном выходе инвертора может быть нагрузкой по схеме «звезда» или «треугольник». Для нагрузки треугольником фазные напряжения нагрузки идентичны линейным напряжениям инвертора. Но когда нагрузка представляет собой звездообразную нагрузку, форма линейных напряжений больше не имеет блочной формы. Легко видеть, что линейные напряжения приобретают ступенчатый характер. Это напряжение является лучшим приближением фактического синуса. Далее на основании рисунка можно произвести определение фазных напряжений графически. Когда, например, ситуация 0 < t < T /6 упрощается, как показано на рисунке. Различные потенциалы в этой ситуации легко найти с помощью закона Кирхгофа. Нагрузка, в данном случае асинхронный двигатель, симметрична так, что

u _c1 = 1/3 U _t , u _c2 = 2/3 U _t , u _c3 = 1/3 U _t ,

3 Различные уровни напряжения, которые возможны в катушках:

±(U _t /3) или ±(2U _t /3)

Там катушки двигателя являются индуктивными нагрузками, форма тока будет экспоненциальной, когда напряжение имеет ступенчатую форму. Поскольку соединение двух переключателей в одной фазе приведет к короткому замыканию, а переключатели (даже если они электронные) неидеальны, мертвое время t _d между открытием одного и закрытием другого.

Гармоники
Поскольку напряжение имеет заблокированный или ступенчатый характер, содержание гармоник в сигналах высокое. На основании теоремы Фурье эти сигналы можно найти. Блокированный ход симметричен во времени (симметрия по ординате) и симметричен по полупериоду. При этом анализ Фурье включает только косинусные, нечетные члены. Далее вычитаем формулу следующие шаги:

Часть в круглых скобках становится равной нулю для членов, кратных двум или трем, так что остаются только члены с n = 6k ± 1 и основной гармоникой. Для этих терминов часть в скобках становится ±√3. Это дает конечную формулу:

Для ступенчатого курса можно сделать аналогичный подход. По той же причине есть только нечетные члены косинуса. Амплитуда различных терминов следующая:

Часть в скобках становится равной нулю для членов, кратных двум или трем, так что остаются только члены с n = 6k ± 1 и основной гармоникой. Для этих терминов часть в скобках становится ±3. Это дает конечную формулу:

Широтно-импульсная модуляция
Из предыдущей главы ясно, что поворот инверторного моста на 180° вызывает слишком много гармоник. Таким образом, управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения частоты поворота на 180° не является идеальным решением. Другой возможностью является изменение ширины импульса, чтобы получить лучшее приближение к синусоиде. Этот метод называется широтно-импульсной модуляцией. Работу инвертора широтно-импульсной модуляции, часто сокращаемого до ШИМ, можно объяснить с помощью следующего рисунка.

В этом примере треугольная волна с частотой f _d сравнивается с симметричной трехфазной синусоидальной системой.