Le armoniche sono componenti di una forma d'onda la cui frequenza è un multiplo intero dell'onda fondamentale. Per inverter di potenza , il controllo armonico è un aspetto chiave per garantire la qualità della forma d'onda CA in uscita.
Cause della generazione di armoniche: Durante il funzionamento dell'inverter di potenza, la commutazione dei dispositivi di commutazione farà sì che la forma d'onda di uscita contenga armoniche di frequenze diverse. Queste armoniche possono causare interferenze alle apparecchiature di carico collegate e ai sistemi di alimentazione, pertanto è necessario il controllo delle armoniche per ridurre o eliminare questi effetti negativi.
Modulazione di larghezza di impulso (PWM): la modulazione di larghezza di impulso è un mezzo principale di controllo armonico. Regolando il rapporto del tempo di accensione/spegnimento del dispositivo di commutazione, la modulazione dell'ampiezza dell'impulso può controllare efficacemente il contenuto armonico della forma d'onda di uscita. L'inverter genera un segnale di impulso e controlla la dimensione delle armoniche nella forma d'onda di uscita modificando l'ampiezza dell'impulso.
Inverter multilivello: Gli inverter tradizionali adottano solitamente una struttura a due livelli, ovvero il livello della forma d'onda in uscita può essere solo alto o basso. Tuttavia, gli inverter multilivello utilizzano più livelli e possono ridurre il contenuto armonico introducendo livelli aggiuntivi nella forma d'onda di uscita. Queste tecnologie multilivello includono PWM multilivello e tecnologia di modulazione della larghezza di impulso multilivello, che può controllare la forma d'onda di uscita in modo più preciso.
Progettazione del filtro: il controllo delle armoniche può essere ottenuto anche utilizzando filtri armonici all'uscita dell'inverter. Questi filtri sono in genere filtri LC che rimuovono selettivamente componenti armoniche specifiche dalla forma d'onda di uscita. Il design del filtro deve essere attentamente adattato alla frequenza operativa e ai requisiti di carico dell'inverter per garantire un'efficace riduzione delle armoniche.
Monitoraggio e feedback delle armoniche: i sistemi avanzati di inverter di potenza sono spesso dotati di funzionalità di monitoraggio delle armoniche e controllo del feedback. Monitorando il contenuto armonico effettivo della forma d'onda di uscita, il sistema può regolare la modulazione dell'ampiezza dell'impulso e altri parametri secondo necessità per controllare i livelli armonici in tempo reale. Questo sistema di controllo a circuito chiuso aiuta ad adattarsi a diversi carichi e condizioni di lavoro e a mantenere la stabilità della forma d'onda di uscita.
Controllo delle perdite minime: il controllo delle armoniche deve considerare anche la perdita dell'inverter stesso. Quando si progetta un inverter, gli ingegneri devono trovare un equilibrio in grado di controllare le armoniche riducendo al minimo le perdite di energia nell'inverter stesso. Ciò comporta l'ottimizzazione della selezione dei dispositivi di commutazione, la riduzione della frequenza di commutazione e il miglioramento dei sistemi di dissipazione del calore.
