Преобразователь напряжения постоянного тока в синусоидальное

Схема АИН может быть построена на тиристорах или транзисторах. Чаще транзисторные варианты оказываются предпочтительнее. АИН мощностью до 0,5-1кВт строятся исключительно на транзисторах.

К автономным инверторам напряжения, применяемых в качестве вторичных источников питания, предъявляется ряд требований, основным из которых в большинстве случаев является обеспечение требуемого качества выходной энергии и, в первую очередь, синусоидальности формируемых кривых выходного напряжения, что обусловлено критичностью многих нагрузок, питаемых от АИН.
Существует два метода приближения формы выходного напряжения преобразователей к синусоидальной.
Первый метод предусматривает включение на выходе преобразователя реактивного фильтра. При этом можно как угодно снизить содержание высших гармоник в выходном напряжении. К недостаткам этого способа следует отнести большой вес фильтра, возможность возникновения резонанса при питании от преобразователей, нестабильность формы кривой напряжения в различных режимах и тому подобное.
Второй состоит в том, что в выходном каскаде преобразователя суммируются несколько прямоугольных напряжений, которые могут отличаться друг от друга по фазе и амплитуде. При этом кривая выходного напряжения имеет форму многоступенчатой волны, близкой к синусоидальной, с весьма малым содержанием высших гармоник. Число составляющих линейного напряжения выбирается в зависимости от заданной величины коэффициента искажений. Естественно, что чем больше составляющих в линейном напряжении, тем ближе это напряжение к синусоидальному. Форма кривой напряжения преобразователя практически не будет зависеть от нагрузки и частоты переменного тока. При этом в преобразователе имеет место одинаковая загрузка всех коммутирующих элементов и достаточно высокое использование трансформаторов. [1]
АИН с улучшенным гармоническим спектром выходных напряжений разделяется на два подкласса: АИН, в которых улучшение гармонического спектра достигается широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), и АИН в которых аналогичная задача решается формированием многоступенчатых кривых выходного напряжения амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ).
С учетом всего вышесказанного следует построить структурную схему АИН, как показано на рисунке 1.1. Трехфазный АИН здесь состоит из двух трехфазных инверторов, работающих между собой со сдвигом . Каждый инвертор состоит из трех однофазных инверторных ячеек, работающих со сдвигом фаз в 120 электрических градусов относительно друг друга. В результате достигается формирование трехфазной системы выходных напряжений с весьма малым содержанием высших гармоник.

Рисунок 1.1 – Структурная схема АИН, работающего на трехфазную нагрузку: 1 – источник питания (выпрямитель); 2 – инверторные ячейки с трансформаторным выходом; 3 – однофазные трансформаторы; 4 – комплексная нагрузка.