Ηλεκτρονικά Ισχύος II

Σχετικά έγγραφα
Ηλεκτρονικά Ισχύος II

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. L d D F

Ηλεκτρονικά Ισχύος II

Ηλεκτρονικά Ισχύος II

Ηλεκτρονικά Ισχύος II

Ηλεκτρονικά Ισχύος II

Ηλεκτρονικά Ισχύος II

Ηλεκτρονικά Ισχύος II

Ηλεκτρονικά Ισχύος II

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Ηλεκτρονικά Ισχύος II

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου (Θ)

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Διοικητική Λογιστική

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού σε κατάσταση Κορεσμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 10: Ροπή κινητήρα Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 3: Έλεγχοι στατιστικών υποθέσεων

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 1: Καταχώρηση δεδομένων

1 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 2: Περιγραφική στατιστική

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 6: Εισαγωγή στους ασύγχρονους κινητήρες Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 6

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Συστήματα Επικοινωνιών

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαχείρισης έργου υπό συνθήκες αβεβαιότητας

Ηλεκτρονικοί Μετατροπείς με IGBT PWM:

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Ηλεκτρικοί Κινητήρες μικρής ισχύος, δομή και έλεγχος

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 6

Διοίκηση Εξωτερικής Εμπορικής Δραστηριότητας

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Ηλεκτρονική. Ενότητα 9: Τρανζίστορ Επίδρασης Πεδίου (FET) Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 8

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Πρακτική Άσκηση σε σχολεία της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης

Εισαγωγή στους Η/Υ. Ενότητα 2β: Αντίστροφο Πρόβλημα. Δημήτρης Σαραβάνος, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου (Θ)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 2

Μυελού των Οστών Ενότητα #1: Ερωτήσεις κατανόησης και αυτόαξιολόγησης

Διοικητική Λογιστική

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού Υπέρθερμου Ατμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρικά Κυκλώματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Ενότητα. Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων

Εφαρμογές των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στη διδασκαλία και τη μάθηση

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Γενική Φυσική Ενότητα: Ταλαντώσεις

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Βάσεις Περιβαλλοντικών Δεδομένων

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Ηλεκτροτεχνία ΙΙ. Ενότητα 1: Βασικές Έννοιες Ηλεκτροτεχία Ηλεκτρονική. Δημήτρης Στημονιάρης, Δημήτρης Τσιαμήτρος Τμήμα Ηλεκτρολογίας

Αερισμός. Ενότητα 1: Αερισμός και αιμάτωση. Κωνσταντίνος Σπυρόπουλος, Καθηγητής Σχολή Επιστημών Υγείας Τμήμα Ιατρικής

Συστήματα Επικοινωνιών

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Έλεγχος και Διασφάλιση Ποιότητας Ενότητα 4: Μελέτη ISO Κουππάρης Μιχαήλ Τμήμα Χημείας Εργαστήριο Αναλυτικής Χημείας

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

Ηλεκτρικοί Κινητήρες μικρής ισχύος, δομή και έλεγχος

Γενική Φυσική Ενότητα: Δυναμική Άκαμπτου Σώματος

Ανάλυση Σ.Η.Ε. Ενότητα 1: Ανάλυση συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 3

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 10η Άσκηση Αλγόριθμος Dijkstra

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 12: Κριτήρια Σύγκλισης Σειρών. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Τίτλος Μαθήματος: Εργαστήριο Φυσικής Ι

Transcript:

Ηλεκτρονικά Ισχύος II Ενότητα 2: Μετατροπείς Συνεχούς Τάσης σε Εναλλασσόμενη Τάση (DC-AC Converters ή Inverters) Δρ.-Μηχ. Εμμανουήλ Τατάκης, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμ. Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών

Σκοποί ενότητας Παρουσίαση και επεξήγηση βασικών τοπολογιών των μετατροπέων συνεχούς τάσης σε εναλλασσόμενη τάση Παρουσιάση μεθόδων παλμοδότησης σε μονοφασικούς και τριφασικούς αντιστροφείς Μελέτη του αρμονικού περιεχομένου τάσεων και ρευμάτων των αντιστροφέων 2

Περιεχόμενα ενότητας Μετατροπείς συνεχούς τάσης σε μονοφασική εναλλασσόμενη τάση με τρανζίστορ ισχύος (Halfbridge, Full-bridge). Μετατροπείς συνεχούς τάσης σε μονοφασική εναλλασσόμενη τάση με θυρίστορ Μετατροπείς συνεχούς τάσης σε τριφασική εναλλασσόμενη τάση με τρανζίστορ ισχύος Μέθοδοι παλμοδότησης αντιστροφέων (SPWM, HIPWM κλπ) Ρύθμιση στροφών τριφασικής ασύγχρονης μηχανής 3

Διάλεξη 13η Μονοφασικοί και τριφασικοί μετατροπείς Σ.Τ.-Ε.Τ. (Single and Three Phase Inverters) 4

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΙΙ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΤΑΣΗΣ ΣΕ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΗ ΤΑΣΗ (DC-AC Converters ή INVERTERS) ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ και ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΙ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΣΤ-ΕΤ (Single and Three Phase Inverters) 5

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Μεταβολή του πλάτους της βασικής αρμονικής της πολικής τάσης εξόδου: Αν η τάση τροφοδοσίας προέρχεται από τριφασικό σύστημα 400V και Μ Α =1: ατελής εκμετάλλευση της τάσης εισόδου απαιτείται λύση Βελτιωμένες μέθοδοι διαμόρφωσης του εύρους των παλμών. peak Vd rms 6 V = 3 M V = M V 2 4 LL,1 A LL,1 A d V = 2 400=565,68V V =346,41V Επίσης, υπάρχουν δύο είδη ημιτονοειδούς PWM: Ασύγχρονη SPWM (Asynchronous SPWM). Σύγχρονη SPWM (Synchronous SPWM). Ασύγχρονη SPWM Η συχνότητα του φορέα (τριγώνου) παραμένει σταθερή. Η συχνότητα της κυματομορφής αναφοράς (ημιτόνου) μεταβάλλεται. Σύγχρονη SPWM Ο λόγος διαμόρφωσης συχνότητας Μ F διατηρείται σταθερός, καθώς η συχνότητα της κυματομορφής αναφοράς (ημίτονο) μεταβάλλεται. Η συχνότητα του φορέα (τρίγωνο) πρέπει να μεταβάλλεται μαζί με τη d συχνότητα της κυματομορφής αναφοράς (ημίτονο). ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΟΣ. rms LL,1 6

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Ασύγχρονη SPWM Εμφανίζονται υποαρμονικές (αρμονικές σε συχνότητες μικρότερες από τη βασική αρμονική), κυρίως όταν M F είναι χαμηλός (< 21). Αν τροφοδοτείται ασύγχρονος κινητήρας (επαγωγικό φορτίο), υποαρμονικές σε συχνότητες κοντά στη μηδενική συχνότητα προκαλούν μεγάλα ρεύματα και ταλαντώσεις στη ροπή. Αποφεύγεται η χρήση της σε χαμηλούς M F. Θα πρέπει F tri >> F sin. Σύγχρονη SPWM Απαιτείται ακέραιη τιμή του Μ F. Ο συντελεστής Μ F πρέπει να είναι περιττός ακέραιος: Συμμετρία ως προς τις 90 και αντισυμμετρία ως προς τις 180. Συνεπώς, ΜΟΝΟ περιττές αρμονικές στην έξοδο. Στους τριφασικούς αντιστροφείς τάσης ο Μ F πρέπει να είναι και περιττό πολλαπλάσιο του 3 (περιττή συμμετρία σε όλες τις φάσεις κοινός φορέας). ΕΞΑΙΡΕΣΗ: μονοφασικοί αντιστροφείς τάσης με μονοπολική τάση εξόδου: Επιλέγεται άρτιος συντελεστής διαμόρφωσης συχνότητας Μ F. Αποκλείεται η εμφάνιση υποαρμονικών. Οι πλευρικές συχνότητες της πρώτης ομάδας αρμονικών συμπίπτουν με τη βασική αρμονική. 7

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) Κλασική SPWM, M F =21, M A =1,0 8

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) Κλασική SPWM, M F =21, M A =1,0 9

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) Κλασική SPWM, M F =21, Υπερδιαμόρφωση 10

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) Κλασική SPWM, M F =21, Υπερδιαμόρφωση 11

ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Έχουν ως βάση την κλασσική SPWM. Αλλάζει η μορφή της κυματομορφής αναφοράς ή της κυματομορφής φορέα. Προσδίδουν βελτιωμένα χαρακτηριστικά όσον αφορά: Την εκμετάλλευση της τάσης εισόδου: Αύξηση του πλάτους της βασικής αρμονικής. Το αρμονικό περιεχόμενο που παρουσιάζουν: Βελτίωση του συντελεστή συνολικής αρμονικής παραμόρφωσης (T.H.D.). Έχουν προταθεί, στη βιβλιογραφία οι ακόλουθες μέθοδοι (για τριφασικούς, κυρίως, μετατροπείς τάσης): Η τεχνική PWM με έγχυση τρίτης αρμονικής (Third-Harmonic Injection PWM Technique). Η τεχνική PWM με έγχυση αρμονικών (Harmonic Injection PWM Technique). Έγχυση τρίτης και ένατης αρμονικής. Τροποποιημένη Τεχνική SPWM (Modified SPWM Technique) Τροποποιημένη Τεχνική SPWM με μείωση των διακοπτικών απωλειών (Modified SPWM Technique with decreasing switching losses). 12

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Η τεχνική PWM με έγχυση τρίτης αρμονικής (Third-Harmonic Injection PWM Technique) Η τριγωνική κυματομορφή (φορέας) συγκρίνεται με την ακόλουθη ψ(ω t)=a 1,15 sin(ω t)+0,19 sin(3 ω t) κυματομορφή αναφοράς: sin Τεχνική PWM με έγχυση τρίτης αρμονικής 13

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Η τεχνική PWM με έγχυση τρίτης αρμονικής (Third-Harmonic Injection PWM Technique) peak peak V V LL,ν V d 0,87 M A =1,0 M F =21 LL,ν V d 1,0 M A =1,0 M F =21 0,28 0,28 0,16 0,16 0,24 0,24 0,12 0,12 0,11 0,08 0,08 0,11 1 19 23 41 43 Αύξηση του πλάτους της βασικής αρμονικής. Πρακτική υλοποίηση σχετικά απλή. Εμφάνιση τρίτης αρμονικής 17% μεταξύ των ακροδεκτών εξόδου και του ουδέτερου του δικτύου, σε αντίθεση με κλασσική SPWM (0% 3 η ). F F ν sin 1 17 19 23 25 37 41 43 47 Σύγκριση του αρμονικού περιεχομένου της πολικής τάσης εξόδου (peak τιμή) της κλασσικής SPWM με την προαναφερθείσα τεχνική, για M F =21. F F ν 14 sin

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) 3 rd Harmonic SPWM, M F =21, M A =1,0 15

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) 3 rd Harmonic SPWM, M F =21, M A =1,0 16

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Η τεχνική PWM με έγχυση αρμονικών (Harmonic Injection PWM Technique) Η τριγωνική κυματομορφή (φορέας) συγκρίνεται με την ακόλουθη κυματομορφή αναφοράς (έγχυση 3 ης και 9 ης αρμονικής): ψ(ω t)=a 1,15 sin(ω t)+0,19 sin(3 ω t)-0,029 sin(9 ω t) sin Τεχνική PWM με έγχυση τρίτης και ένατης αρμονικής 17

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Η τεχνική PWM με έγχυση αρμονικών (Harmonic Injection PWM Technique) V peak LL,ν V d 0,87 M A =1,0 M F =21 V peak LL,ν V d 1,0 M A =1,0 M F =21 1 0,28 0,28 0,16 0,16 19 23 41 43 Αύξηση του πλάτους της βασικής αρμονικής. Πρακτική υλοποίηση σχετικά απλή. Εμφάνιση τρίτης αρμονικής μεταξύ των ακροδεκτών εξόδου και του ουδέτερου του δικτύου, σε αντίθεση με κλασσική SPWM (0% 3 η ). F F ν sin 1 0,17 0,19 0,19 0,17 0,13 0,08 0,08 0,13 0,05 0,05 F F 17 19 23 25 3537 41 43 47 ν sin Σύγκριση του αρμονικού περιεχομένου της πολικής τάσης εξόδου (peak τιμή) της κλασσικής SPWM με την προαναφερθείσα τεχνική, για M F =21. 18

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) Harmonic SPWM, M F =21, M A =1,0 19

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) Harmonic SPWM, M F =21, M A =1,0 20

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Η Τροποποιημένη Τεχνική SPWM (Modified SPWM Technique) Η κυματομορφή φορέα του σχήματος συγκρίνεται με μία ημιτονοειδή κυματομορφή αναφοράς: π/2 π 3π/2 2π 0 ωt π/3 2π/3 Μόνο στις πρώτες και οι τελευταίες 60 μιας ημιπεριόδου του ημιτόνου (που είναι τριγωνικής μορφής για τον φορέα) συγκρίνονται με μια ημιτονοειδή κυματομορφή αναφοράς. Για τριφασικούς αντιστροφείς απαιτούνται 3 κυματομορφές φορέα και 3 αναφοράς, με διαφορά φάσης 120. 21

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Η Τροποποιημένη Τεχνική SPWM (Modified SPWM Technique) V peak LL,ν V d 0,87 M A =1,0 M F =21 V peak LL,ν V d 1,0 M A =1,0 M F =21 1 0,28 0,28 0,16 0,16 Αύξηση του πλάτους της βασικής αρμονικής. Πρακτική υλοποίηση μάλλον πολύπλοκη. Εμφάνιση τρίτης αρμονικής 21% μεταξύ των ακροδεκτών εξόδου και του ουδέτερου του δικτύου, σε αντίθεση με κλασσική SPWM (0% 3 η ). 1 0,26 0,26 0,11 0,11 0,13 0,13 0,05 0,06 0,06 0,05 19 23 41 43 Fν Fsin Σύγκριση του αρμονικού περιεχομένου της πολικής τάσης εξόδου (peak τιμή) της κλασσικής SPWM με την προαναφερθείσα τεχνική, για M F =21. F F 17 19 23 25 3537 41 43 47 ν sin 22

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Η Τροποποιημένη Τεχνική SPWM με μείωση των διακοπτικών απωλειών (Modified SPWM Technique with decreasing switching losses). Η τριγωνική κυματομορφή (φορέας) συγκρίνεται με την ακόλουθη κυματομορφή αναφοράς (για τον πρώτο κλάδο): Asin sin( ω t ), 0 < ω t <120 y (ω t)= Asin sin( ω t-60 ), 120 < ω t <240 0, 240 < ω t < 360 Για τους υπόλοιπους δύο κλάδους η κυματομορφή αναφοράς έχει διαφορά φάσης 120 και 240 αντίστοιχα. 23

Σύγκριση αντιστροφέων τάσης με διαφορετική μέθοδο παλμοδότησης Στοιχεία ισχύος Αντιστροφέας έξι παλμών Θυρίστορ στην ανορθωτική διάταξη ή δίοδοι και μετατροπέας DC/DC. Συνήθως GTO ή IGBT ή MOSFET στο κύκλωμα του αντιστροφέα. Ημιτονοειδής PWM Δίοδοι στην ανορθωτική διάταξη. Συνήθως IGBT ή MOSFET στο κύκλωμα του αντιστροφέα. Μέγιστη Ισχύς Δεκάδες ή εκατοντάδες kw Δεκάδες ή εκατοντάδες kw Δυνατότητα δυναμικής πέδησης Αρμονικές στο φορτίο Αρμονικές στο δίκτυο Ακουστικός θόρυβος στη μηχανή Ναι Υψηλές. Πιθανότητα δημιουργίας κυματώσεων στη ροπή Α.Μ. σε χαμηλές συχνότητες Υψηλές, κυρίως οι αρμονικές μικρής τάξεως Υπαρκτός Ναι Χαμηλές. Μειώνονται όσο η διακοπτική συχνότητα αυξάνει Υψηλές Σχετικά υψηλός σε χαμηλές διακοπτικές συχνότητες Απόδοση Υψηλή Υψηλή, αλλά χαμηλότερη από το μετατροπέα έξι παλμών λόγω διακοπτικών απωλειών 24

Ασκήσεις στους αντιστροφείς τάσης Άσκηση 5 η Ένας τριφασικός αντιστροφέας, ελεγχόμενος από τετραγωνικούς παλμούς (σχήμα 5.1) τροφοδοτείται από μία συνεχή τάση 600V και τροφοδοτεί ένα τριφασικό ωμικό φορτίο, σε σύνδεση αστέρα, αντίστασης 100Ω/φάση. α) Να δείξετε, σε σχεδιάγραμμα, ποιά στοιχεία άγουν ανά διάστημα 60, για μία περίοδο. β) Να σχεδιασθούν οι τάσεις V A0, V B0, V C0, V AN, V AB, καθώς και το ρεύμα της φάσης Α i Α και ενός τρανσίστορ της άνω ομάδας. γ) Να υπολογισθούν: γ1) Το ρεύμα της πηγής i S. γ2) Η ισχύς που παρέχει η πηγή γ3) Η μέγιστη και η ενεργός τιμή ενός φασικού ρεύματος π.χ. του i Α. Φάση Α Φάση Β Φάση C V Tr/1,4 TR 1 ON 60 0 120 0 240 0 300 0 180 0 V Tr/3,6 TR 4 ON 60 0 120 0 180 0 240 0 300 0 V Tr/5,2 TR 2 ON TR 3 ON 60 0 120 0 180 0 240 0 300 0 360 0 TR 6 ON 360 0 TR 5 ON 360 0 TR 1 ON Σχήμα 5.1 TR 2 ON TR 3 ON TR 4 ON ωt TR 6 ON TR 5 ON ωt ωt 25

Ασκήσεις στους αντιστροφείς τάσης Άσκηση 5 η (συνέχεια) δ) Να υπολογισθούν: δ1) Η ενεργός τιμή της φασικής και της πολικής τάσης. δ2) Ο συντελεστής συνολικής αρμονικής παραμόρφωσης (T.H.D.) της πολικής τάσης. Για τους παραπάνω υπολογισμούς σας δίδεται ότι η τάση V AN δίδεται από την ακόλουθη σειρά Fourier: n 2 1 d π k=1 k Φάση Α Φάση Β Φάση C V Tr/1,4 TR 1 ON TR 4 ON 60 0 120 0 240 0 300 0 180 0 V Tr/3,6 TR 3 ON 60 0 120 0 180 0 240 0 300 0 V Tr/5,2 TR 2 ON 60 0 120 0 180 0 240 0 300 0 360 0 TR 6 ON 360 0 TR 5 ON 360 0 TR 1 ON V (ω t)= V sin(k ω t), όπου k=1, 5, 7, 11, 13,... AN TR 2 ON TR 3 ON TR 4 ON ωt TR 6 ON TR 5 ON ωt ωt 26

Ασκήσεις στους αντιστροφείς τάσης Άσκηση 5 η ΛΥΣΗ V Tr/1,4 TR 1 ON TR 4 ON TR 1 ON TR 4 ON 60 0 120 0 240 0 300 0 180 0 360 0 ωt V Tr/3,6 TR 3 ON TR 6 ON TR 3 ON TR 6 ON 60 0 120 0 180 0 240 0 300 0 360 0 ωt V Tr/5,2 TR 2 ON TR 5 ON TR 2 ON TR 5 ON V (t)=v (t) V (t) xn x0 N0 όπου V (t) N0 V (t)+v (t)+v (t) A0 B0 C0 3 Φάση Α Φάση Β Φάση C 60 0 120 0 180 0 240 0 300 0 360 0 ωt 27

Ασκήσεις στους αντιστροφείς τάσης Άσκηση 5 η ΛΥΣΗ 2 V V 3 R R d I S= I a,rms = AN,rms Από τύπο ενεργού τιμής βρίσκουμε: 2 V AN,rms = Vd 3 2 2 V V d P IN =Vd I S= =3 3 R R n 2 Vk,AB,rms k=5,7,11,13... (V AB ) 2 V1,AB,rms THD = 2 AN,rms n 2 2 VAB,rms -V1,AB,rms 2 k=5 π 2 V1,AB,rms 3 = -1 V A0 V B0 V C0 V AB V BC V CA V N0 V AN V BN TR 1 TR 6 TR 5 TR 1 TR 6 TR 2 TR 1 TR 3 TR 2 TR 4 TR 3 TR 2 TR 4 TR 3 TR 5 TR 4 TR 6 TR 5 TR 1 TR 6 TR 5 60 0 120 0 180 0 240 0 300 0 360 0 180 0 360 0 180 0 360 0 TR 1 TR 6 TR 2 TR 1 TR 3 TR 2 V d /2 ωt -V d /2 V CN 2 V d /3 V d /3 180 0 360 0 ωt -V d /3-2 V d /3 V d -V d -V d /6 ωt V d /6 ωt 28

Τέλος Διάλεξης

Τέλος Ενότητας

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σημειώματα

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Πατρών, Εμμανουήλ Τατάκης 2014. Εμμανουήλ Τατάκης. «Ηλεκτρονικά Ισχύος ΙΙ. Μετατροπείς Συνεχούς Τάσης σε Εναλλασσόμενη Τάση». Έκδοση: 1.0. Πάτρα 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://eclass.upatras.gr/courses/ee898/.

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.

Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Οι εικόνες των διαλέξεων δημιουργήθηκαν από τους κ. Τατάκη Εμμανουήλ, Συρίγο Στυλιανό στα πλαίσια του έργου «Ανοικτά ακαδημαϊκά μαθήματα Πανεπιστημίου Πατρών» εκτός κι αν αναφέρεται διαφορετικά παρακάτω:

Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.