Расчет параметров выходного фильтра

Качество напряжения переменного тока оценивается коэффициентом гармоник. Коэффициент гармоник (или коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения), k_г – это отношение действующего значения напряжения всех высших гармоник к действующему значению напряжению первой гармоники:

(134)

где ν – номер гармоники;

U_ν – действующее значение ν – ой гармоники напряжения.

Для cинусоидального напряжения k_г=0.

Выходное напряжение инвертора, при широтном регулировании содержит все нечетные гармоники, включая третью и кратные ей. Для расчета параметров выходного фильтра необходимо определить значения коэффициент режекции на всем диапазоне изменения коэффициента заполнения импульса, а именно: для D₁= D_1max =0,9; D₂= D_N=; D₃= D_min= для гармоник, имеющих наименьшие частоты (третьей и пятой).

Коэффициент режекции k_N для любой высшей гармоники при широтном способе регулирования можно рассчитать по формуле (135):

(135)

где ν – номер гармоники в составе выходного напряжения инвертора.

Результаты расчета коэффициентов режекции для третьей (k₃) и пятой (k₅) гармоник для рассчитанных ранее значений коэффициентов заполнения импульса необходимо свести в табл.21.

Фильтр следует рассчитывать на подавление высшей гармоники, имеющей наименьший коэффициент режекции.

Таблица 21 Расчет значений коэффициента режекции

Значения D	Значения коэффициента kN
Для третьей гармоники (ν=3)	Для пятой гармоники (ν=5)
D1= D max =
D 2=D N=
D3=Dmin=

Затем следует рассчитать параметры выходного фильтра дросселя L и

конденсатора С₁.

Для определения значений индуктивности L и емкости конденсатора фильтра С₁, воспользуемся уравнениями (136) и (137):

ω²LC₁=(1+k_г.вых.k_N/ν ²)/(1+k_г.вых. k_N). (136)

L/C₁=2R²_нг(1- ω²LC₁), (137)

Решая эти уравнения определяем значения индуктивности дросселя фильтра L и конденсатора фильтра С₁.

Дроссель выбираем по справочным данным, приведенным в таблицах 48 -50. а конденсатор – по справочным данным, приведенным в таблице 59.

Расчет потерь мощности и КПД инвертора

Потери мощности в трансформатореΔР_трвключают в себя потери мощности в обмотках трансформатора (электрические потери) ΔР_эл и потери мощности в магнитопроводе трансформатора (магнитные потери) ΔР_м:

ΔР_тр= ΔР_эл+ ΔР_м. (138)

ΔР_эл.тр = I²_dR_тр,

где R_тр - активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к вторичной обмотке

(139)

где I_d – ток, потребляемый инвертором из источника постоянного тока;

U_d- напряжение источника питания инвертора;

f_р- рабочая частота инвертора;

B_m – максимальное значение индукции в сердечнике трансформатора;

k_rL=6,5*10³ – коэффициент, учитывающий фазность трансформатора.

Потери в магнитопроводе трансформатора:

ΔР_м.тр = Р_удm, (140)

где: Р_уд – удельные магнитные потери электротехнической стали, из которой выполнен сердечник трансформатора;

m– масса сердечника магнитопровода, кг.