312

Falowniki napięcia

_7.1_

Wprowadzenie

Falowniki napięcia (ang. VSI — Yoltage Source Inverters) rozważane w tym rozdziale są układami przekształcającymi wejściowe napięcie stałe na napięcie przemienne w wyniku przełączeń łączników w gałęziach falownika (rys. 7.la). Łącznikami tymi mogą być tyrystory klasyczne (o sterowanym włączaniu) lub też przyrządy półprzewodnikowe mocy w pełni wyłączalne (tranzystory mocy, tyrystory GTO i inne).

Falowniki napięcia są zasilane z obwodu pośredniczącego o małej impedan-cji — zwykle do tego obwodu przyłącza się kondensatory o dużej pojemności. Napięcie o stałej lub regulowanej wartości jest doprowadzone do obwodu pośredniczącego ze źródła napięcia stałego, którym zależnie od przeznaczenia i właściwości falowników mogą być prostowniki diodowe lub tyrystorowe, prądnice prądu stałego, baterie akumulatorów, ogniwa paliwowe i fotoelektrycz-ne lub generatory hydrodynamiczne MHD.

Częstotliwość fali napięcia wyjściowego falowników zależy od częstotliwości przełączania łączników. Przełączanie tych łączników na początku i końcu każdego półokresu napięcia wyjściowego tworzy falę napięcia o kształcie prostokątnym (rys. 7.Ib), zawierającą oprócz sinusoidalnej fali podstawowej, pasmo wyższych harmonicznych napięcia, zwykle niekorzystnych dla odbiornika. Ograniczenie zawartości wyższych harmonicznych uzyskuje się w wyniku wielokrotnego przełączania łączników w każdym półokresie fali wyjściowej,_cp zmienia falę prostokątną w ciąg impulsów jedno- lub dwubiegunowych (unipolarnych lub bipolarnych), przy czym czas trwania każdego impulsu może być ustalony w sposób najkorzystniejszy ze względu na kształt napięcia wyjściowego i warunki obciążenia —jest to tzw. modulacja szerokości impulsów fali wyjściowej (ang. PWM — Pulse Width Modulation).

W wielu zastosowaniach konieczna jest regulacja wartości napięcia wytwarzanego przez falownik. W falownikach o stałej częstotliwości zmiany napięcia mogą być potrzebne ze względu na warunki pracy odbiornika, jak również wtedy, gdy stabilizacja napięcia wymaga skompensowania spadków napięcia na impedancji wyjściowej źródła i spadków napięcia w samym