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

Расчет параметров индуктивного фильтра мощного высоковольтного инвертора и конструкция дросселя приведены в [ 1 ]. В данной статье рассмотрим, как влияет использование ШИМ различного типа на режим работы дросселя СУ. При формировании выходного синусоидального напряжения U(t) с частотой генерации / ген на основе ШИМ последовательности с частотой коммутации (несущей частотой) / шим для одного периода частоты генерации T ген можно записать: U(t)=Us sin(2nt). Здесь: U(t) — напряжение на нагрузке; U s — максимальная амплитуда выходного напряжения, равная напряжению на звене постоянного тока инвертора U dc ; t — безразмерная величина времени, которая в пределах периода изменяется от 0 до 1 . Для мгновенного значения магнитной индукции можно записать [5]: I (t ) B(t) = Д ( ) , ( 1 ) W S К) где Ь др — индуктивность дросселя; I(t) — мгновенное значение тока дросселя; W — количество витков дросселя; S — площадь поперечного сечения магнитопровода дросселя. Для индуктивности дросселя: W 2 LДР = , (2) RM где R m — магнитное сопротивление магнитопровода, которое в случае дросселя с большим зазором определяется только магнитным сопротивлением зазора. Подставляя в формулу (1) выражение (2), и учитывая соотношение I(t)=U(t)/RH, где R h — сопротивление нагрузки инвертора, можно записать: Л U ( t )W ( t ) = K R 4 ■ (3) R m R h S Найдем амплитуду изменения магнитной индукции в сердечнике дросселя для двухполярной (двухуровневой) ШИМ. Для этого выведем формулы, определяющие максимальное Bmax(t) и минимальное Bmin(t) мгновенное значение индукции в сердечнике. Для закона электромагнитной индукции можно записать: Щ - = W S — , (4) d t где AU — падение напряжения на дросселе, определяемое как: AU = U s - U ( t ). (5) Соответственно, для dB справедливо соотношение: A U d t dB = ---------. ( 6 ) W S ( ) Для коэффициента заполнения импульса D при формировании выходного напряжения методом двухполярной ШИМ (рис. 2, а) можно записать: D=dt/T шим , где Tшим=1/fшим (рис. 3, a). Тогда для приращения времени dt справедливо: dt=D•Tшим. Выражая dt через несущую частоту ШИМ, запишем: 109