Труды КНЦ вып.9 (ЭНЕРГЕТИКА вып. 3/2018(9))

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.16.3.106-114 УДК 621.311 В. В. Колобов, М. Б. Баранник ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ ИНДУКТИВНОГО ФИЛЬТРА МОЩНОГО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОДНОФАЗНОГО ИНВЕРТОРА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ Аннотация Для формирования синусоидального тока в излучающей воздушной линии электропередачи при проведении электромагнитных зондирований в КНЧ-СНЧ диапазоне в генераторе «Энергия-2» используется однофазный мостовой инвертор, работающий в режиме широтно-импульсной модуляции. В статье сравниваются режимы работы инвертора в режиме двухфазной и однофазной ШИМ. Анализ показывает, что однополярное переключение обеспечивает более высокую эффективность работы генератора из-за уменьшения динамических потерь в ключах. Кроме того, однофазная ШИМ уменьшает содержание высокочастотных гармоник, кратных несущей частоте ШИМ, в выходном токе. Исследован индуктивный фильтр генератора. Выполнены расчеты временной зависимости индукции в сердечнике дросселя, ее действующего значения и суммарных магнитных потерь в магнитопроводе при различных типах модуляции. Результаты расчетов показывают, что применение однофазной широтно­ импульсной модуляции значительно уменьшает потери в сердечнике, что упрощает проектирование и расчет индуктивного фильтра инвертора — объем магнитопровода может быть уменьшен или может быть использован материал сердечника с более высокими потерями на гистерезис. Ключевые слова: электромагнитные зондирования, линии электропередачи, КНЧ-СНЧ генератор, инвертор, синусоидальный ток, широтно-импульсная модуляция, однополярная, двухполярная, индуктивный фильтр, потери в сердечнике. V. V. Kolobov, M. B. Barannik ANALYSIS OF INDUCTOR FILTER OF HIGH-POWER HIGH-VOLTAGE SINGLE­ PHASE INVERTER USING DIFFERENT PULSE-WIDTH MODULATION TECHNIQUES Abstract The “Energy-2” generators was designed as a transmitter for deep electromagnetic sounding in the extremely low and ultra low frequency ranges using an overhead power transmission line as a transmitter line. The single-phase full-bridge inverter based on pulse width modulation technique provides a sinusoidal current in a transmission line. The two methods of pulse width modulation of the inverter, such as bipolar and unipolar, are compared in the paper. Analysis shows that a unipolar switching provides higher efficiency because of reduced switching loss. In addition, a unipolar inverter with an inductor filter will give better sinusoidal output waveform compared to a bipolar inverter. Also, the calculations of a time-dependent magnetic flux density, an effective value ofmagnetic flux density and total core losses of the filter inductor were carried out. The presented calculation results shows that a core with smaller volume or a low cost core material with higher hysteresis losses may be used in a filter inductor of unipolar inverter. Keywords: low and ultra low frequency transmitter, electromagnetic soundings, power lines, inverter, sinusoidal current, pulse width modulation, unipolar, bipolar, filter inductor, core losses. Генератор «Энергия-2» мощностью 200кВт [1, 2] разрабатывался как контролируемый источник тока для проведения глубинных электромагнитных зондирований в диапазоне крайне и сверхнизких частот (КНЧ-СНЧ) 106