С целью улучшения гармонического состава кривой выходного напряжения и регулирования его амплитуды применяются более сложные алгоритмы переключения транзисторов инвертора, при которых происходит дополнительная коммутация (двух, четырех и т. д.) транзисторов в течение полупериода в моменты, отличные от 0, ,
и т. д. Для получения симметрии кривой выходного напряжения число дополнительных коммутаций должно быть четным. При этом, по аналогии с реверсивным транзисторным ШИП, управление транзисторами инвертора может быть симметричным и несимметричным (см. рис.3.1,а).
При симметричном управлении кривая выходного напряжения на каждом полупериоде состоит из импульсов чередующейся полярности. Форма напряжения для данного случая и при четырех дополнительных коммутациях за полупериод показана на
рис.4.1,а. В интервале 0… включены транзисторы VТ1, VТ2. В промежутке
…
проводят транзисторы VТЗ, VТ4, а VТ1, VТ2 — заперты и т. д. Амплитуда
-й гармоники напряжения
(рис.4.1,а) равна:
(4.1)
Третья и пятая гармоники являются наиболее значительными и трудноподавляемыми. Исключение из спектра выходного напряжения этих гармоник достигается выбором соответствующих углов и
. Подставляя в (4.1)
= 3,
= 5 и приравнивая соответствующие уравнения нулю, находим
=23,62°,
=33,30°. Дробные углы неудобны при реализации систем управления. При ближайшем целом значении
,
третья и пятая гармоники будут отличны от нуля, однако их амплитуда получается весьма незначительной. Точные значения амплитуд гармонических находятся из (4.1) при подстановке выбранных целых значений
и
.
При несимметричном управлении кривая выходного напряжения в течение полупериода состоит из импульсов одной полярности. На рис.4.1,б представлены диаграммы проводимости транзисторов и форма напряжения на нагрузке при четырех дополнительных коммутациях в интервале 0…. При
открыты транзисторы VТ1, VТ2. В промежутке
транзистор VТ2 запирается, а VТЗ открывается. Напряжение
, так как нагрузка закорочена транзисторами VТ1, VТЗ (см. рис.3.1,б). При
вновь открывается VТ2 и запирается VТЗ и к нагрузке прикладывается напряжение источника питания положительной полярности и т. д. Транзистор VТ4 в первый полупериод постоянно закрыт. Во втором полупериоде запертым оказывается VТ1; VТ4 постоянно включен, а транзисторы VТ2 и VТЗ поочередно переключаются. Амплитуда
-й гармоники напряжениями в данном случае находится по формуле (4.1) при p =1.
Для подавления 3 и 5-й гармоник необходимо выбрать углы включения транзисторов =18°,
=38°.
Мостовая схема инвертора (см. рис.3.1,а) может работать при многократных коммутациях транзисторов в течение полупериода выходного напряжения. Форма напряжения на нагрузке для этого случая избрана на рис.4.1,в. При этом исключаются все гармоники частот ниже частоты импульсов, на которые разделено напряжение .
Качественно улучшить гармонический состав напряжения на нагрузке возможно при использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ) выходного напряжения инвертора.
При широтно-импульсной модуляции формирование кривой выходного напряжения осуществляется путем многократного переключения транзисторов с высокой частотой , называемой несущей частотой или частотой коммутации (рис.4.2,а). Длительность импульсов несущей частоты изменяется с каждым периодом в соответствии с законом напряжения управления (модулирующего напряжения). Это достигается при сравнении опорного (пилообразного) напряжения несущей частоты с кривой модулирующего напряжения
, частота которого определяет частоту выходного напряжения. В момент равенства напряжений
и
(точки а, б на рис.4.2,а,б) происходит переключение транзисторов.
Рис. 4.1. Иллюстрация формирования напряжения
с многократным переключением вентилей