2.3.2.1 Широтно-импульсные преобразователи с синусоидальной модуляцией напряжения

Простейшим режимом ШИР является режим формирования синусоидальных ШИМ напряжений в обмотках АД в соответствии с сигналами задания. На рис. а) показана функциональная схема инвертора ПЧ, к выходу которого подключен статор АД. Управление четными и нечетными ключами полумостовых пар производится парафазно, для чего в каналы управления четных ключей включены инверторы логических функций. Логический сигнал управления ключами формируется компараторами (К), на входы которых подаются синусоидальные сигналы заданных фазных напряжений  и сигнал линейной развертки  с выхода генератора пилообразного сигнала (ГПС). Компараторы на рисунке выполняют математическую функцию определения знака разности сигналов , где  – сигнал на выходе компаратора. На выходах компараторов фазных сигналов показаны звенья типа двухпозиционного реле с гистерезисом. Наличие такого элемента необходимо для исключения «дребезга» при переключении компаратора, но обычно гистерезис вводится просто с помощью охватывающей компаратор положительной обратной связи по напряжению.

Если мгновенное значение сигнала задания  превышает значение сигнала развертки , то выключается соответствующий нечетный ключ и включается четный. При этом обмотка АД оказывается подсоединенной к отрицательному полюсу источника постоянного тока, питающего инвертор. В случае противоположного соотношения сигналов задания и развертки обмотка подключается к положительному полюсу источника. В результате фазное напряжение статора АД  формируется из прямоугольных импульсов с частотой равной частоте сигнала развертки  и средним значением, равным среднему значению сигнала задания  в пределах периода развертки. При этом первая гармоника фазного напряжения совпадает по фазе и амплитуда ее пропорциональна амплитуде сигнала задания.

Фазный ток  в межкоммутационных интервалах формируется из участков экспонент. При этом в цепи фазной обмотки действует разность напряжения формируемого инвертором  и ЭДС ротора  (см. рис.). Если частота сигнала развертки на порядок и более превышает частоту сигнала задания то кривая тока имеет спектр, состоящий более чем на 99% из основной гармоники .

Следует заметить, что рисунок б) поясняющий принцип работы ШИР, соответствует работе однофазной мостовой схемы инвертора. При работе трехфазного инвертора (рис. а) на каждом интервале коммутации две обмотки соединяются параллельно и подключаются последовательно с третьей обмоткой. Если же одновременно замыкаются три четных или нечетных ключа, то все три обмотки оказываются соединенными параллельно и отключенными от напряжения источника питания ,. Таким образом, в фазных напряжениях появляются интервалы с нулевым входным напряжением. Это усложняет картину процессов в ШИР, но практически не сказывается на спектре токов в обмотках, если, как уже отмечалось выше, частота коммутации более чем на порядок превышает частоту основной гармоники. В этом случае при анализе можно заменить ШИП линейным источником синусоидального напряжения, не внося при этом погрешности более 2-3%.

Очевидно, что приведенная на рисунке структура устройства управления ключами инвертора может быть реализована и в настоящее время чаще всего реализуется с помощью цифровой обработки информации микроконтроллером.