Труды КНЦ вып.28 (ЭНЕРГЕТИКА вып. 2/2015(28))

напряжения на транзисторе и диоде, то есть близко к нулю. Аналогично создается нулевая полочка и при формировании отрицательной полуволны гладкой составляющей: при выключении транзистора VT3 ток нагрузки замыкается через транзистор VT4 и диод VD2. Таким образом, полярность гладкой составляющей выходного напряжения определяется включением транзисторов VT1 или VT4, а высокочастотное заполнение и, соответственно, форма гладкой составляющей - переключением транзисторов VT2 или VT3. Отметим, что в реальной схеме ВИ диоды VD1-VD4 являются антипараллельными диодами, входящими в полумостовые IGBT-модули Q1-Q4 (рис. 6). Как видно из временных диаграмм работы ключей инвертора в режиме однополярной модуляции, приведенных на рис. 8, два ключа из четырех работают в низкочастотном режиме коммутации, что сокращает суммарные динамические потери в IGBT-модулях инвертора, уменьшает их суммарное тепловыделение и увеличивает КПД инвертора. Таким образом, переход на однополярную ШИМ не только приводит к уменьшению амплитуд высокочастотных гармоник в выходном токе, но и облегчает режим работы силовых модулей ВИ, что увеличивает надежность работы генератора. Важной частью схемы КНЧ-генератора является согласующее устройство (СУ на рис. 2), предназначенное для компенсации индуктивной составляющей полного сопротивления ЛЭП на частотах, когда реактивное сопротивление линии начинает ограничивать силу тока в антенне. Величина емкости СУ при переходе на другую частоту генерации должна изменяться так, чтобы всегда сохранялся резонанс напряжений в контуре СУ - индуктивность нагрузки. При работе на частотах, когда подключается СУ, высоковольтный ВИ формирует на выходе меандр, так как синусоидальность тока в линии обеспечивается резонансом. Схема согласующего устройства продольной емкостной компенсации выполняется в виде последовательно-параллельного соединения силовых конденсаторных батарей и с помощью ключей изменяет свою структуру таким образом, что емкостное сопротивление согласующего устройства на каждой рабочей частоте равно индуктивному сопротивлению антенны. Вопросы разработки и практической реализации СУ, близкого к идеальному, то есть обеспечивающего согласование с излучающей линией во всем диапазоне рабочих частот, но состоящего из ограниченного набора конденсаторов, рассмотрены авторами ранее в работах [4, 5]. При подготовке к эксперименту FENICS-2014 было разработано СУ для генератора «Энергия-2», предназначенное для согласования с нагрузкой в виде ЛЭП, имеющей индуктивность 0.12-0.2 Гн. В этом диапазоне лежит индуктивность ВЛ Л-401 и Л-153/154 при работе генератора, подключенного к линии, в диапазоне частот 10-200 Гц. На рис. 9 приведена упрощенная принципиальная схема СУ. Соединение перемычки X18 закорачивает СУ, и линия подключается непосредственно к выходу ФНЧ ВИ. Такое соединение применяется на частотах ниже 10 Гц. При выборе типов используемых конденсаторов учитывалось, что при обеспечении полной компенсации индуктивности ЛЭП и работе на максимальной выходной мощности генератора напряжение на конденсаторах СУ может достигать величины 4-6 кВ [2, 4]. В разработанном СУ применены конденсаторы на номинальное напряжение 6-10 кВ. Внешний вид разработанного СУ продольной емкостной компенсации КНЧ-генератора «Энергия-2» приведен на рис. 10. 60