Сравнительная оценка методов и средств повышения качества выходной электрической энергии автономных инверторов напряжения

• Автор: Щербаков, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА

АНАЛИЗ СХЕМОТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ

АВТОНОМНЫМИ ИНВЕРТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЯ

1Л. Область применения и типы инверторов

1.2. Проблема качества генерируемой электрической энергии

1.3. Широтно-импульсная модуляция

1.4. Многоуровневые широтно-импульсные преобразователи

1.4.1. Каскадные Н-мостовые схемы

1.4.2. Многоуровневые инверторы с демпфирующими диодами

1.4.3. Инверторы с плавающими конденсаторами
1.5. Проблема проектирования инвертора
1.6. Выводы по главе
ГЛАВА
МЕТОДЫ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ И ИХ АНАЛИЗ
2.1. Классификация ШИМ
2.2. Сравнительный анализ методов широтно-импульсной модуляции
2.2.1. Традиционная ШИМ
2.3. Влияние частоты широтно-импульсной модуляции на установленную мощность автономного инвертора напряжения
2.4. Исследование влияния частотного фильтра на потери в ключевых элементах ШИМ инвертора
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА
АМПЛИТУДНО-ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ И ЕЕ РЕАЛИЗАЦИЯ В
АВТОНОМНЫХ ИНВЕРТОРАХ НАПРЯЖЕНИЯ
3 Л. Методы амплитудно-импульсной модуляции
3.2. Анализ аппаратных затрат при реализации инвертора с амплитудной модуляцией
3.3. Выводы по главе
ГЛАВА
МНОГОУРОВНЕВЫЕ ИНВЕРТОРЫ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
4.1. Классификация методов многоуровневой ШИМ
4.1.1. Многоуровневая ШИМ со смещением по уровню
4.1.2. Многоуровневая ШИМ со смещением по фазе
4.2. Гармонический состав выходного напряжения инвертора с многоуровневой ШИМ
4.3. Анализ мощности потерь в многоуровневых ШИМ инверторах
4.3.1. Модель МШИМ инвертора в MATLAB/Simulink
4.3.2. Результаты моделирования
4.4. Выводы по главе
ГЛАВА
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИНВЕРТОРОВ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ И АМПЛИТУДНО-ИМУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
5.1. Постановка задачи
5.2. Алгоритм решения задачи
5.3. Определение оптимальных режимов использования инверторов напряжения
5.3.1. Определение областей допустимой работы инверторов
5.3.2. Определение аналитических зависимостей температуры перехода от мощности нагрузки, частоты коммутации и системы охлаждения.
5.4. Определение оптимальных топологий инверторов при различных режимах работы
5.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

2.2.1. Традиционная ШИМ
Традиционный способ формирования выходного напряжения (в англоязычной литературе carrier-based method) осуществляется в результате сравнения модулирующего, или опорного, (reference) и несущего (carrier) сигналов (рисунок 2.4).
Рисунок 2.4. Традиционный способ реализации ШИМ
Когда опорный сигнал больше несущего на выходе системы управления формируется высокий уровень, что приводит к открытию управляемых ключей. Чаще всего генерируемый осциллятором несущий сигнал имеет пилообразную или треугольную форму, а сравниваемый с ним компаратором опорный сигнал -синусоидальную. В современных инверторах используется множественная ШИМ, т.е. на каждом полупериоде формируется несколько импульсов (рисунок 2.3), что уменьшает содержание гармоник в выходном сигнале. При этом опорный сигнал имеет частоту {с, а несущий - частоту £,=^0, где п - целое число, от выбора которого зависит гармонический состав выходного напряжения.
Важно отметить, что увеличение частоты модуляции приводит не к исчезновению высших гармонических составляющих выходного напряжения, а к их перемещению в область высоких частот в соответствии с правилом дискретизации, описываемым теоремой Котельникова.