4.2.6 Недоліки дворівневих інверторів
Якість вихідної напруги дворівневих інверторів не відповідає стандартам, так ДСТУ 13109-97 для мереж загального призначення встановлює коефіцієнт гармонік для рівня напруги 0.4 кВ THD=8(12)%, для рівня 6 кВ і вище THD=6(8)%. В найкращому випадку для трифазного дворівневого інвертору при використанні векторної ШІМ і μ=1 (п.4.2.5.3) для вихідної напруги маємо THD=53%.
Це припустимо при використанні для електроприводу змінного струму, хоча вищі гармоніки обумовлюють додаткові втрати енергії у двигуні. Наприклад, в закритому двигуні 35 кВт з номінальним КПД 90 % збільшення втрат на 7.5 % викликає підвищення внутрішньої температури двигуна на 2.3 °С. Це повинне ураховуватися при виборі двигуна для конкретного застосування.
Більш істотна проблема, пов'язана з частковими розрядами і руйнуванням ізоляції обмоток двигуна. Використання в інверторах на IGBT широтно-імпульсній модуляції з частотою 2...20 кГц пов'язано з високими похідними du/dt (до 2.5...9.0 кВ/мкс) при наносекундних фронтах імпульсів, що породжує при певних поєднаннях параметрів ефект відображених хвиль. При довжині кабелю, що з’єднує інвертор з двигуном, 15 і більше метрів цей ефект може приводити до значних (2-5 - кратних) перенапружень на клемах двигуна при часі наростання імпульсу близько 0.2 мкс. Це викликає часткові розряди в повітряних полостях ізоляції, які поступово збільшуються, знижуючи діелектричну міцність ізоляції.
Паразитні ємності між окремими елементами асинхронних двигунів, зокрема усередині підшипників, викликають протікання високочастотних струмів по замкненому контуру, що утворений обома підшипниками, валом і станиною. Це приводить до прискореного зносу мастила, кульок і доріжок качення, тобто до зниження надійності підшипників.
У певній мірі ці явища долаються використанням високочастотних фільтрів, спеціальних екранованих кабелів, що грають роль розподілених фільтрів між інвертором і двигуном. На ринку з'явилися конструкції, де двигун інтегрований з перетворювачем.
Що стосується енергетики та високовольтного електроприводу при значних потужностях, використання дворівневого інвертору без вихідного фільтру не припустимо. Проте такі фільтри зменшують ККД перетворювального пристрою, мають значні габарити і вартість.
Окрім того, відносно напруги джерела постійного струму Ud вихідна напруга дворівневого інвертору становить . Тобто напруга ключів схеми становить, при вихідній напрузі АІН 6кВ напругакВ. Це потребує використовувати послідовне з’єднання ключів у схемі високовольтних АІН.
- 4 Автономні інвертори
- Структура автономного інвертора
- 4.1 Автономні інвертори струму
- 4.1.1 Автономні інвертори струму на тиристорах, що не
- 4.1.1.1 Однофазна мостова схема автономного інвертора струму
- Активно-індуктивне навантаження.
- 4.1.2 Однофазний мостовий автономний інвертор струму з
- 4.1.3 Трифазний мостовий автономний інвертор струму
- 4.1.2 Автономні інвертори струму на повністю керованих ключах
- 4.1.2.1 Автономний інвертор струму з формуванням в навантаженні
- Можливі стани схеми аіс
- 4.1.2.2 Автономний інвертор струму у режимі джерела
- 4.2 Дворівневі автономні інвертори напруги
- 4.2.1 Базові схеми дворівневих автономних інверторів напруги
- 4.2.2 Формування і регулювання вихідної напруги
- 4.2.2.1 Формування напруги прямокутної форми
- 4.2.2.2 Використання широтно-імпульсної модуляції для
- 4.2.2.3 Перемодуляція як засіб підвищення вихідної
- 4.2.4 Однофазний мостовий інвертор
- 4.2.4.1 Формування вихідної напруги інвертору з
- Значно покращити гармонійний склад вихідної напруги інвертору у порівнянні з біполярною шім дозволяє використання однополярної шім.
- 4.2.4.2 Формування вихідної напруги інвертору з використанням однополярної шім
- Навантаження елементів схеми однофазного мостового аін за струмом.
- 4.2.5 Трифазний інвертор напруги
- Розв’язання.
- 4.2.5.1. Трифазний інвертор з шім
- 4.2.5.2 Векторна шім
- Цей недолік можна компенсувати використанням перемодуляції. У останній час розповсюдження знайшов інший метод, що отримав назву векторна шім (вшім) - Space Vector Pulse Width Modulation.
- 4.2.6 Недоліки дворівневих інверторів
- 4.3 Багаторівневі інвертори
- 4.3.1 Базові структури багаторівневих інверторів
- 4.3.2 Основні принципи формування вихідної напруги
- 4.3.2.1 Амплітудне регулювання
- Діюче значення першої гармоніки фазної і лінійної напруги:
- Гармонійний склад напруги
- 4.3.2.2 Вибіркове формування з заданим гармонійним складом
- 4.3.2.3 Попередня модуляція завдання гармоніками кратними трьом
- Коефіцієнт гармонік вихідної напруги
- 4.3.2.4 Багаторівнева шім
- 4.3.3. Багаторівневі інвертори з декількома рівнями напруги
- 4.3.3.1. Трирівневий інвертор з фіксуючими діодами
- Однофазний мостовий трирівневий аін.
- Середнє значення струму тиристора ключа к2а (vtк2а)
- 4.3.3.2 Чотирирівневий інвертор з фіксуючими діодами
- 4.3.3.3 П’ятирівневий інвертор з фіксуючими діодами
- 4.3.4 Багаторівневі інвертори з плаваючими конденсаторами
- 4.3.5 Каскадні схеми з послідовним з’єднанням інверторів
- 4.3.6 Каскадні схеми з паралельним з’єднанням інверторів
- 4.3.6.1 Каскадні схеми з безпосереднім з’єднанням вихідних кіл
- 4.3.6.2 Каскадні схеми з вихідним підсумовуючим трансформатором
- 4.3.7 Асиметричні каскадні схеми багаторівневих інверторів
- Кратність 1:1:4. Розв'язуються задачі перерозподілу завантаження аін для виключення циркуляції енергії і забезпечення мінімуму перемикань ключів аін3.
- 4.3.9 Схеми з «реактивною коміркою» та послідовним силовим
- 4.3.10 Каскадні схеми із з’єднанням інверторів через фази