337

7.5. FALOWNIKI NAPIĘCIA Z MODULACJĄ SZEROKOŚCI IMPULSÓW 337

szerokości impulsów mają wartość stalą, w przybliżeniu równą okresowi fali nośnej. W tym przypadku występuje tzw. „nadmodulacja” (ang. ouermodulation), przy której napięcie wyjściowe nie jest już proporcjonalne do współczynnika modulacji amplitudy i w napięciu tym pojawiają się pasma dodatkowych harmonicznych niskiego rzędu. W krańcowym przypadku, przy bardzo dużym m_a, napięcie falownika uzyskuje kształt zbliżony do fali prostokątnej.

Kolejne impulsy o modulowanej szerokości wyzwalają sygnały sterujące łączniki falownika przyłączone do dodatniego i ujemnego potencjału źródła zasilającego, przy czym czoła impulsów wytwarzają sygnały włączające, a ich krańce — sygnały wyłączające. Ze względu na skończony czas wyłączania przyrządów półprzewodnikowych mocy, wykorzystywanych jako łączniki falownika, sygnał włączający kolejny łącznik powinien być opóźniony o ten czas względem sygnału wyłączającego łącznik przewodzący. Szerokości impulsów są więc w każdych warunkach pracy mniejsze od okresu fali nośnej o przedział czasu nazywany czasem martwym — f₀ (ang. deadtime).

Pierwsza harmoniczna (fala podstawowa) napięcia wyjściowego jest zwykle jedyną użyteczną składową napięcia odkształconego (np. przy zasilaniu silnika indukcyjnego od niej zależy strumień użyteczny i moment obrotowy). Stopień wykorzystania napięcia zasilającego falownik, odpowiadający wzmocnieniu napięciowemu falownika, może być określany przez stosunek amplitudy U_Fm lub wartości średniej (7_fav znamionowego napięcia wyjściowego (fali podstawowej) do wartości napięcia stałego U na wejściu falownika, czyli

(7.67)

Odkształcenia napięcia lub prądu wyjściowego, są określane zwykle przez zawartość wyższych harmonicznych napięcia lub prądu. Wartości względne wyższych harmonicznych są wyrażane stosunkiem wartości skutecznej lub maksymalnej określonej harmonicznej do odpowiadających wartości składowej podstawowej. Dla przykładu względne wartości napięcia k-tej harmonicznej wynoszą

(7.68)

7.5.2. Modulacja szerokości impulsów z zadaną funkcją modulacji

A. Sinusoidalna modulacja PWM

Metoda ta jest stosowana dość powszechnie do sterowania PWM falowników napięcia. Często specjalizowane układy sterujące o wielkiej skali integracji (np. sterowniki firmy Philips, HEF4752, typu LK1211) wykorzystują tę metodę modulacji. Polega ona na wyznaczaniu szerokości impulsów sterujących łącznikami falownika na podstawie punktów przecięcia przebiegu modulujące-