Регулирование напряжения на выходе АИН может осуществляться с помощью импульсной модуляции. Из импульсных методов регулирования выходного напряжения наибольшее распространение получили широтно-импульсное регулирование (ШИР) и широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Частота модуляции (несущая частота) должна быть хотя бы на порядок выше, чем наибольшая частота выходного напряжения. Модуляция при ШИМ и ШИР осуществляется подачей на вход системы управления напряжения управления (модулирующего напряжения) определенной формы. Это напряжение сравнивается с пилообразным опорным напряжением (развертывающим напряжением). При изменении амплитуды модулирующего напряжения изменяется величина выходного напряжения. При ШИР кривая выходного напряжения инвертора формируется в виде серии импульсов определенной частоты и одинаковой амплитуды и длительности. Регулирование напряжения осуществляется изменением относительной длительности импульсов. На рис. 10.1а показан вид напряжения u_н на выходе однофазных АИН. Там же показана гладкая составляющая u_нг , полученная усреднением средних значений напряжения за период модуляции. Она остается прямоугольной и повторяет форму управляющего (модулирующего) напряжения.

При широтно-импульсной модуляции (ШИМ) одновременно обеспечивается регулирование напряжения на выходе АИН и изменение его по квазисинусоидальному закону. На рис. 10.1б показан вид напряжения u_н на выходе однофазных АИН, выполненных по однофазной мостовой схеме. При ШИМ кривая выходного напряжения u_н формируется в виде импульсов переменной длительности, модулированных чаще всего по синусоидальному закону. Регулирование напряжения осуществляется изменением длительности импульсов при сохранении закона модуляции (см. рис. 10.1б). Там же показана гладкая составляющая u_нг, полученная усреднением средних значений напряжения за период модуляции. Она оказывается синусоидальной и повторяет форму управляющего (модулирующего) напряжения. По существу это первая гармоника напряжения.

Рис. 10.1. Диаграммы напряжений на нагрузке (U_н), опорного (U_оп) и управляющего (U_у) в однофазном мостовом инверторе напряжения:

а) при ШИР;

б) при ШИМ

Для регулирования напряжения на выходе АИН необходимо регулиро-

вать амплитуду управляющего (модулирующего напряжения) Uуm.

Глубина регулирования определяется коэффициентом модуляции

                                                  (10.1)

Коэффициент модуляции – это отношение амплитуды фазного напряжения при данном управляющем напряжении к максимальной амплитуде фазного напряжения. За максимальную амплитуду принята амплитуда прямоугольного напряжения при отсутствии ШИМ равная U_d /2.

Описание стенда

Рис. 10.2. Схема для исследования системы управления транзисторного трехфазного инвертора

Порядок проведения работы

1. Подключите преобразователь к двигателю по схеме указанной на рис.

2. Включите преобразователь, нажав кнопку «power» на стенде

3. Нажмите на дисплее кнопку «Fwd» – произойдет запуск двигателя, в верхней части дисплея будет отображаться текущая частота тока в нагрузке и скорость вращения двигателя

4. Установите частоту тока в нагрузке 50 Гц, нажав кнопку 100%

5. Снимите осциллограммы напряжения на транзисторе

6. Установите частоту тока в нагрузке 25 Гц, нажав кнопку 50%

7. Снимите осциллограммы напряжения на транзисторе

Контрольные вопросы

1. Какие виды импульсной модуляции вы знаете?

2. Зачем вводится задержка при переключении противофазных транзисторов?

3. Чем отличается ШИР от ШИМ?

4. Как формируются средние напряжения на выводах по отношению к

средней точке источника питания?

5. Как формируются фазные токи?

6. Как регулируется в АИН величина выходного напряжения?

Библиография

1. Тиристоры силовой электроники Пособие для студентов 86363-00 © 2011 Lab Volt Ltd. Напечатано в Канаде. ISBN978-2-89640-442-1 (Печатная версия)

2. Тиристоры силовой электроника Пособие для преподавателей 86363-15 © 2011 Lab Volt Ltd. Напечатано в Канаде ISBN978-2-89640-761-3 (Печатная версия)

3. Каталог фирмы Feedback: Thyristor Control Principles 70-003. website: http://www.feedback-instruments.com .

4. Н.Ф. Ильинский, В.Ф. Козаченко. Общий курс электропривода.- М.: Энергоатомиздат, 1992.

5. Сен П. Тиристорные элктроприводы постоянного тока: Пер. с англ.- М.: Энегоатомиздат, 1985.-232 с, ил.

6. Розанов Ю.К., Соколова Е.М. Электронные устройства электромеханических систем: Учеб. пос. для студ. ВУЗов.- М.: Изд. Центр «Академия», 2004 – 272 с.

7. Буров В.Н. Силовая электроника. Полупроводниковые преобразователи для управления асинхронными двигателями и их энергетические показатели: учеб. пособие / В.Н.Буров,  В.Я.Фролов.- СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2014.-104 с.

                          Буров Вячеслав Николаевич

                      Быстров Александр Васильевич

                   Веселовский Анатолий Платонович

                             Грачев Сергей Юльевич

                         Жилиготов Руслан Игоревич

                         Мурашов Юрий Васильевич

                         Фефелов Сергей Аркадьевич

                        Фролов Владимир Яковлевич

                          Юшин Борис Альбертович

                       СИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

                         Лабораторный практикум

                                  Учебное пособие

                                                                _________________________________________

            Подписано в печать 2017. Формат 60x84/16

       Печать цифровая. Усл. печ. л. 6,5. Уч.- изд. л. 6,5.

                                      Тираж Зак.

       _________________________________________

              Отпечатано с готового оригинал-макета,

             предоставленного авторами, в типографии

                              Издательства СПбПУ.

        195251, Санкт-Петербург, Политехническая, 29