Одна из важных задач электронного приборостроения – создание мощных измерительных генераторов синусоидального сигнала, в частности, генераторов фиктивной мощности для испытания и поверки счетчиков электроэнергии. Такие генераторы обычно имеют цифровое управление. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) позволяет получить высокий коэффициент полезного действия (КПД). Однако при построении устройства на основе ШИМ возникает потребность в подавлении гармоник высших порядков. Для упрощения фильтрации сигнала повышают частоту переключения ключей в генераторе, что снижает его КПД. В работе представлен новый способ получения синусоидального сигнала с помощью сложения трех прямоугольных импульсных сигналов, имеющих частоту формируемой синусоиды, что позволяет подавить третью гармонику и фильтровать гармоники, начиная с пятой. Такой способ позволяет при высоком КПД и простом выходном фильтре формировать синусоиду с частотой не только 50 Гц, но и существенно более высокой.

1. Direct Digital Synthesis / K. Harrison, W. Fletcher, S. Le Roux, R. Song. – University of Cape Town Publ., 2017.

2. Fomichev Yu.M., Silushkin S.V., Larioshina I.A. Investigation converter circuit «Voltage-Current» for power calibrator // Journal of Physics: Conference Series. – 2015. – Vol. 671. – P. 012053.

3. Rospawan A., Simatupang J.W., Purnama I. A simple, cheap and precise microcontroller based DDS function generator // Journal of Electrical and Electronics Engineering. – 2019. – Vol. 3, iss. 2. – P. 118–121.

4. Harmonic current suppression strategy for grid-connected PWM converters with LCL filters / R. Zhao, Q. Li, H. Xu, Y. Wang, J.M. Guerrero // IEEE Access. – 2019. – Vol. 7. – P. 16264–16273.

5. Ponjavic M., Milic S. Switched capacitor compensation of supply distortion in class-D amplifiers // Electronics. – 2020. – Vol. 9, iss. 12. – P. 2197–2213.

6. Hybrid UP-PWM scheme for HERIC inverter to improve power quality and efficiency / Z. Tang, M. Su, Y. Sun, B. Cheng, Y. Yang, F. Blaabjerg, L. Wang // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2019. – Vol. 34, iss. 5. – P. 4292–4303.

7. DC-Link current harmonic mitigation via phase-shifting of carrier waves in paralleled inverter systems / S. Baburajan, H. Wang, D. Kumar, Q. Wang, F. Blaabjerg // Energies. – 2021. – Vol. 14. – P. 4229–4244.

8. Cascaded multilevel PV inverter with improved harmonic performance during power imbalance between power cells / A. Lashab, D. Sera, F. Hahn, L. Camurca, Y. Terriche, M. Liserre, J.M. Guerrero // IEEE Transactions on Industry Application. – 2020. – Vol. 56, iss. 3. – P. 2788–2798.

9. Устройство подавления высших гармоник тока / Н.Н. Вихорев, А.И. Чивенков, Д.А. Алешин, Е.А. Чернов // Инженерный вестник Дона. – 2018. – Т. 51, вып. 4. – С. 56–65.

10. Влияние нагрузочного импеданса на третьей гармонике и выходной емкости транзистора на КПД усилителя класса F₃ / А.П. Ефимович, М.Л. Павлов, Г.В. Мазаев, В.В. Данилов, В.А. Ступак // Донецкие чтения 2017: Русский мир как цивилизационная основа научно-образовательного и культурного развития Донбасса. – Донецк, 2017. – Т. 1. – С. 193–195.

11. Мендеров А. Сравнение функциональных генераторов и генераторов сигналов произвольной формы // Электроника: наука, технология, бизнес. – 2021. – № 9 (210). – С. 122–125.

12. Мишенин А.А., Лихолетов И.А. ШИМ-сигнал и ШИМ-контроллер, их назначение // Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. – Белгород: БГТУ, 2021. – С. 3373–3375.

13. Семенова Е.Ю., Климаш В.С. Исследование однофазных и трехфазных инверторов напряжения с ШИМ в среде MATLAB // Научно-техническое творчество аспирантов и студентов. – Комсомольск-на-Амуре, 2018 – Т. 1. – С. 438–440.

14. Бабичев М.М. Реализация метода адаптивного квантования в измерительных генераторах с цифровым управлением // Системы анализа и обработки данных. – 2021. – № 2 (82). – С. 121–134. – DOI: 10.17212/2782-2001-2021-2-121-134.

15. Максимов С.А., Пашнев В.В. Использование техники переноса спектра сигнала для селективного подавления блокирующих сигналов // Высокопроизводительные вычислительные системы и технологии. – 2018. – № 1 (8). – С. 35–39.

16. Зюзин А.М. Способ построения управляемого функционального генератора // Символ науки. – 2016. – № 6-1. – С. 55–60.

17. Бабичев М.М., Пасынков Ю.А. Особенности ШИМ-сигнала на основе пилообразного напряжения // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2016): труды 13 Международной научно-технической конференции, Новосибирск, 3–6 окт. 2016 г.: в 12 т. – Новосибирск, 2016. – Т. 1, ч. 1. – С. 291–293.

18. Седьмое поколение IGBT от IR: снизим потери при переключении / АО «КОМПЭЛ». – 2011. – 21 декабря. – URL: https://www.compel.ru/lib/54725 (дата обращения: 10.03.2023).

19. Разуваев Ю.Ю. Математическое моделирование усилителя мощности D-класса на основе широтно-импульсной модуляции // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Физика. Математика. – 2017. – № 2. – С. 46–53.

20. Способ уменьшения амплитуд высших гармоник в выходном напряжении частотного преобразователя / А.В. Стариков, С.Л. Лисин, О.С. Беляева, В.А. Кирдяшев // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. – 2021. – Т. 29, № 1. – С. 120–132.

21. Пасынков Ю.А., Савиных М.А. Технологический контроль метрологических характеристик счетчиков электроэнергии на производстве // Научный вестник НГТУ. – 2018. – № 1 (70). – С. 177–188. – DOI: 10.17212/1814-1196-2018-1-177-188.