45 / 82
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ
мером коммутации, который на полу
периоде выходной частоты инверто
ра изменяется от 1 до
N
/2. Тогда сред
нее значение мощности дополнитель
ных потерь можно определить по
формуле:
.
(1)
Перепишем формулу (1), преобра
зовав отдельные составляющие мощ
ности дополнительных потерь
в
кванты энергии дополнительных по
терь
:
;
(2)
где
f
к
– частота коммутации ключевых
элементов инвертора.
Построим зависимость энергии вно
симых потерь
от изменения тока
нагрузки на периоде выходной часто
тыинвертора. Добавим к полученному
графику зависимость энергии динами
ческих потерь
от тока нагрузки
I
н
при жёсткой коммутации. Пересече
ние двух зависимостей определяет
величину порогового тока нагрузки
I
н
=
I
пор
, начиная с которого целесооб
разно применение мягкой коммута
ции (см. рис. 3). При изменении тока
нагрузки от нулевого до порогового
значения, энергия вносимых потерь
больше энергии динамических
потерь
, поэтому на данноминтер
вале энергетически более выгодно
использовать жёсткую коммутацию.
Наоборот, при величине тока нагруз
ки выше порогового проявляются
преимущества метода мягкой комму
тации.
Значение порогового тока при за
данных параметрах электрического
режима инвертора [1] при регулиро
вании по методу синусоидальной
ШИМ составляет
I
пор
= 38,5 А. Зависи
мости суммарной мощности потерь
и КПД схемы инвертора от мощности
нагрузки для вариантов жёсткой и
мягкой коммутации при слежении за
величиной порогового тока пред
ставлены соответственно на рисун
ках 4 и 5.
Таким образом, оптимизация энер
гетических потерь в инверторе с кон
тролем порогового тока позволяет с
помощью метода мягкой коммутации
получить более высокийКПД в полном
диапазоне регулирования выходной
мощности нагрузки.
Л
ИТЕРАТУРА
1.
Воронин И.П., Воронин П.А.
Снижение
энергии потерь в ключевых элементах
преобразователей. Современная электро
ника. 2010. № 9.
2.
Воронин И.П.
Схема мягкой коммутации
ключевых элементов трёхфазного ин
вертора напряжения. Вестник МЭИ.
2010. № 5.
45
WWW.SOEL.RUСОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
◆
№ 6 2011
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 5 10 15 20 25 30 35
Рн, кВт
Ркл, Вт
жесткая
мягкая опт.
Рис. 4. Зависимость суммарной мощности потерь
Р
кл
в ключевых элементах инвертора от выходной
мощности нагрузки
Р
н
при жёсткой и мягкой
коммутации при слежении за пороговым током
84
86
88
90
92
94
96
98
0 5 10 15 20 25 30 35
Рн, кВт
КПД, %
жесткая
мягкая опт.
Рис. 5. Зависимость КПД схемы от выходной
мощности нагрузки
Р
н
при жёсткой и мягкой
коммутации при слежении за пороговым
током
Iпор = 38,5 А
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
20 40 60 80 100 120
Iн, А
W, мДж
Wдин
Wдоп
Рис. 3. Зависимость энергии динамических
потерь при жёсткой коммутации и добавочных
потерь при мягкой коммутации от тока
нагрузки
Реклама
© СТА-ПРЕСС