На рис. 3.68 приведена схема двухтактного инвертора с активно-индуктивной нагрузкой. На рис. 3.69 приведены диаграммы работы этой схемы при однократной в течение полупериода широтно-им-пульсной модуляции. Относительная длительность импульса прямоугольного напряжения

Y = 21и / Т,

где длительность tn и период повторения Т импульсов согласно рис. 3.70.

Рис. 3.68. Электрическая схема мостового инвертора

Рис. 3.69. Диаграммы работы схемы мостового инвертора на рис. 3.76

Для обеспечения выходного напряжения инвертора в виде прямоугольника с паузой на нулевом уровне длительностью (1 - 7)Т необходимо, чтобы одна пара транзисторов (например, VT1 и VT2) переключалась со сдвигом по фазе на угол ук относительно другой

пары транзисторов (VT3 и VT4). При этом в каждой паре транзисторы открыты в течение полупериода.

Рис. 3.70. Длительность t и период повторения Т импульса

В интервале от О до тл; открыты транзисторы VT1 и VT4. В первой части интервала (от О до фн) накопленная в предыдущем периоде энергия из индуктивности Lh возвращается во входную цепь инвертора, причем ток нагрузки проходит через диоды VD1 и VD4 и транзисторы VT1, VT4. Последние работают в этом случае в инверсном режиме. Во второй части интервала (от фн до 7л;) ток меняет направление и поступает из входной цепи в нагрузку.

В момент времени, соответствующий углу ул, переключаются транзисторы VT3, VT4 и создается короткое замыкание выходных выводов инвертора. Цепь короткого замыкания содержит диод VD3, открытый транзистор VT3 в инверсном включении и открытый транзистор VT1. Ток нагрузки уменьшается в связи с тем, что энергия, запасенная в индуктивности Lh, рассеивается на сопротивлении Rh. в момент времени cot = л переключаются транзисторы VT1, VT2 и начинается второй полупериод.

Процессы, происходящие во втором полупериоде, аналогичны рассмотренным и отличаются только тем, что ток 1н меняет знак. Ток нагрузки имеет форму более близкую к синусоидальной по сравнению с напряжением на нагрузке Пн благодаря фильтрующему действию индуктивности Lh. Сдвиг фазы тока нагрузки относительно напряжения (угол ун) увеличивается при снижении cos ун нагрузки и становится равным л / 2 при cos Ун = 0.

При однократной ШИМ действующее значение выходного напряжения Пвых.д инвертора определяется соотношением

где Um = Ubx - (AUvTl + AUvT4);

AUvTi, AUvT4 - падения напряжения на открытых транзисторах VTl и VT4.

Действующее значение напряжения первой гармоники при введении паузы {jit 1) определяется из соотношения

Ui = sin(77c/2)-

Прямоугольное выходное напряжение с одним импульсом в течение полупериода Т / 2 содержит нечетные номера п гармоник:

Un = %= sin(Yn:n/2) sin(n(ot) я\2

п = 1, 3, 5, ...

На рис. 3.71 приведены кривые, характеризующие относительный гармонический состав выходного напряжения инвертора при регулировании. Коэффициент гармоник кг определяется из соотношения:

кг = lOOV 7tV8sin(7r 2) - 1

100 80 60 40 20 О

4Um/

- 1.0

- 0.6

- 0,4

0,2 0.4 0.6 0,B 1.0

->v

Рис. 3.71. Гармонический состав выходного напряжения инвертора

Минимальное значение коэффициента кг = 29% соответствует относительной длительности импульса у = 0,74. При регулировании в кривой выходного напряжения превалирует низшая третья гармоника, снижение которой при помощи фильтра представляет значительные трудности. При введении в прямоугольное напряжение паузы длительностью 60 электрических градусов (у = 0,66) третья гармоника, исключается и низшей становится пятая гармоника. В этом случае коэффициент гармоник на входе фильтра кг = 31,2%.