Ηλεκτρονικά Ισχύος II

Σχετικά έγγραφα
Ηλεκτρονικά Ισχύος II

Ηλεκτρονικά Ισχύος II

Ηλεκτρονικά Ισχύος II

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

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου (Θ)

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Διοικητική Λογιστική

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 6

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

Ηλεκτρονικοί Μετατροπείς με IGBT PWM:

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

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

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

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

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

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

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαχείρισης έργου υπό συνθήκες αβεβαιότητας

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου (Θ)

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας

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

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Βάσεις Περιβαλλοντικών Δεδομένων

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

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Ηλεκτρικοί Κινητήρες μικρής ισχύος, δομή και έλεγχος

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

Μυελού των Οστών Ενότητα #1: Ερωτήσεις κατανόησης και αυτόαξιολόγησης

Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας

Διοικητική Λογιστική

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Διοίκηση Εξωτερικής Εμπορικής Δραστηριότητας

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

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444

Ενότητα. Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων

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

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΙΙ

Ηλεκτρικοί Κινητήρες μικρής ισχύος, δομή και έλεγχος

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

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 6

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

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

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

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

Διδακτική Πληροφορικής

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 1

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 3

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 10η Άσκηση Αλγόριθμος Dijkstra

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

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

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

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 8

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Συστήματα Επικοινωνιών

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΗ

Τεχνικό Σχέδιο - CAD

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους (1)

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Kruskal

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 2

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Πρακτική Άσκηση σε σχολεία της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Prim

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

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 12η 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

+ L σ i d D 1 ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΣΕ ΕΡΩΤΗΜΑ u φ i D1 i Lk L k /2 D 3 U d U d C P i cp Th 1 Th 3 u φ R + - i φ t 1 t 2 t 2a t 3 t 4 -U d t C k Th 4 Th 2 u Th1 u Th2 D 4 i Lk L k /2 - Μονοφασικός αντιστροφέας με θυρίστορ D 2 t 1 t 2 t 3 t 4 U d t i Lk i D2 i D4 t 1 t 2 t 3 t 4 t i d t 1 t 2 (3-4T D ) t 3 t 4 t t 1 t 2 Θεωρητικές Κυματομορφές t 3 t 4 t 6

ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΣ ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΑΣ ΤΑΣΗΣ ΜΕ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ + V d V d 2 + - 0 Έλεγχος με τετραγωνικούς παλμούς TR 1 TR 3 TR 5 D 1 D 3 D 5 A B C R R R N - V d 2 + - TR 4 TR 6 TR 2 D 4 D 6 D 2 Κυκλωματικό διάγραμμα Ωμικό Φορτίο 7

ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΣ ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΑΣ ΤΑΣΗΣ ΜΕ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ + V d V d 2 + - 0 TR 1 TR 3 TR 5 D 1 D 3 D 5 A B C R V A0 V B0 V C0 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 TR 1 TR 6 TR 2 TR 1 TR 3 TR 2 V d /2 R R N 60 0 120 0 180 0 240 0 300 0 360 0 ωt -V d /2 - V d 2 + - Κυκλωματικό διάγραμμα Κάθε ημιαγωγικό στοιχείο ανάβει και σβήνει για 180 (τετραγωνικοί παλμοί). TR 4 TR 6 TR 2 D 4 D 6 D 2 Six-step square wave inverters. Επιτυγχάνεται μέγιστη τάση εξόδου (βασική αρμονική). Κάθε ακροδέκτης εξόδου συνδέεται εναλλάξ στο θετικό ή τον αρνητικό πόλο της πηγής τροφοδοσίας. Επιτυγχάνεται τριφασική έξοδος λόγω καθυστέρησης 120 μεταξύ των παλμών έναυσης κάθε κλάδου. V AB V BC V CA V N0 V AN V BN 180 0 360 0 180 0 360 0 V CN 2 V d /3 V d /3 180 0 360 0 ωt -V d /3-2 V d /3 Κυματομορφές για ωμικό φορτίο V d -V d -V d /6 ωt V d /6 ωt 8

ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΣ ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΑΣ ΤΑΣΗΣ ΜΕ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ + V d V d 2 + - 0 TR 1 TR 3 TR 5 D 1 D 3 D 5 A B C R V A0 V B0 V C0 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 TR 1 TR 6 TR 2 TR 1 TR 3 TR 2 V d /2 R R N 60 0 120 0 180 0 240 0 300 0 360 0 ωt -V d /2 - V d 2 + - TR 4 TR 6 TR 2 D 4 D 6 D 2 Κυκλωματικό διάγραμμα Κάθε χρονική στιγμή άγουν ταυτόχρονα τρεις από τους έξι ημιαγωγικούς διακόπτες του αντιστροφέα. Ρύθμιση συχνότητας όχι όμως και της ενεργού τιμής της βασικής αρμονικής της τάσης εξόδου. Για ωμικό-επαγωγικό φορτίο έχουμε διαφορά φάσης τάσης και ρεύματος: αγωγή των διόδων όταν φασική τάση και φασικό ρεύμα έχουν διαφορετικό πρόσημο. V AB V BC V CA V N0 V AN V BN 180 0 360 0 180 0 360 0 V CN 2 V d /3 V d /3 180 0 360 0 ωt -V d /3-2 V d /3 Κυματομορφές για ωμικό φορτίο V d -V d -V d /6 ωt V d /6 ωt 9

ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΩΝ ΤΑΣΗΣ Αρμονικό περιεχόμενο της τάσης εξόδου ΤΑΣΕΙΣ V A0, V B0, V C0 : peak 4 Vd RMS 4 Vd 2 Βασική αρμονική με πλάτος: V x0,1 = V x0,1 = = Vd π 2 2 π 2 π Ανώτερες αρμονικές, σε συχνότητες που είναι περιττά (μονά) ακέραια πολλαπλάσια της συχνότητας της βασικής αρμονικής: peak 1 4 Vd RMS 2 V x0,ν = V x0,ν = Vd όπου ν η τάξη της αρμονικής. ν π 2 ν π ν=3, 5, 7, 9, δλδ ν=2 k+1, k=1, 2, 3 ΤΑΣΕΙΣ V AB, V BC, V CA : peak 4 Vd RMS 2 Βασική αρμονική με πλάτος: V LL,1 = 3 V x0,1 = 3 Vd π 2 π Ανώτερες αρμονικές, σε συχνότητες που είναι περιττά (μονά) ακέραια πολλαπλάσια της συχνότητας της βασικής αρμονικής, από όπου όμως απαλείφονται τα περιττά πολλαπλάσια του τρία: peak 1 4 Vd RMS 2 V LL,ν = 3 V LL,ν = 3 Vd όπου ν η τάξη της αρμονικής. ν π 2 ν π ν=5, 7, 11, 13, 17, 19 δλδ ν=6 k±1, k=1, 2, 3 10

ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΩΝ ΤΑΣΗΣ Αρμονικό περιεχόμενο της τάσης εξόδου ΤΑΣΕΙΣ V AN, V BN, V CN : Προκύπτουν από τη σχέση: V (t)=v (t) V (t) όπου V (t) xn x0 N0 N0 Συνεπώς, προκύπτει ότι η V N0 είναι τετραγωνικοί παλμοί με συχνότητα τριπλάσια της συχνότητας των V x0 και πλάτος ±V d /6. Άρα περιέχει αρμονικές που είναι περιττά πολλαπλάσια της τριπλάσιας συχνότητας της βασικής αρμονικής των V x0, με πλάτος ίσο με αυτό των αντίστοιχης τάξης αρμονικών των V x0. Επομένως, οι φασικές τάσεις στο φορτίο δεν περιλαμβάνουν αρμονικές που είναι περιττά πολλαπλάσια της 3 ης αρμονικής των V x0. Η βασική αρμονική και οι υπόλοιπες ανώτερες αρμονικές των τάσεων στο φορτίο είναι ίδιες με αυτές των τάσεων V x0. peak 4 Vd RMS 2 Βασική αρμονική: V xn,1 = V xn,1 = Vd π 2 π peak RMS Ανώτερες αρμονικές: V = 2 V V = 2 V ν π ν π V (t)+v (t)+v (t) A0 B0 C0 xn,ν d xn,ν d 3 όπου ν=6 k±1, k=1, 2, 3 11

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) + V d V d 2 + - 0 TR 1 TR 3 TR 5 D 1 D 3 D 5 A B C R R R L L L N - V d 2 + - TR 4 TR 6 TR 2 D 4 D 6 D 2 Κυκλωματικό διάγραμμα 12

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) Κυματομορφές τάσης και ρεύματος 13

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) Αρμονικό περιεχόμενο κυματομορφών τάσης 14

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) Αρμονικό περιεχόμενο κυματομορφών τάσης & ρεύματος 15

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΙΙ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΤΑΣΗΣ ΣΕ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΗ ΤΑΣΗ (DC-AC Converters ή INVERTERS) ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΣΤ-ΕΤ (Single Phase Inverters) Έλεγχος με S.P.W.M. 16

ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΙΣ ΤΑΣΗΣ ΜΕ ΤΡΑΝΣΙΣΤΟΡ Μονοφασικός αντιστροφέας ελεγχόμενος με S.P.W.M. V d 2 V d 2 + - + - i d1 - i d2 V φ Φορτίο TR 1 + TR 2 i φ Μονοφασικός αντιστροφέας τάσης σε συνδεσμολογία ημιγέφυρας (Half-Bridge Inverter) D 1 D 2 Μονοφασικός αντιστροφέας τάσης σε συνδεσμολογία πλήρους γέφυρας (Full-Bridge Inverter) Κάθε ελεγχόμενο ημιαγωγικό στοιχείο επιτρέπει τη ροή ρεύματος, όταν αυτό άγει, κατά τη μία φορά, ενώ η αντιπαράλληλη δίοδος επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει κατά την αντίθετη κατεύθυνση. V d 2 V d V d 2 + - O + - i d TR 1 TR 4 D 1 D 4 TR 3 + - A V φ Φορτίο B TR 2 i φ D 3 D 2 17

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ V SIN V TRI Ημίτονο αναφοράς Sinusoidal Pulse Width Modulation (S.P.W.M.) Τρίγωνο αναφοράς V SIN V TRI Ημίτονο αναφοράς Τρίγωνο αναφοράς t t V PTR1 V PTR2 T S V ΑB T S Βασική αρμονική τάσης εξόδου V PTR3 V PTR4 t V d V d t Δημιουργία παλμών με S.P.W.M. t Πολική τάση εξόδου Στο φορέα (τρίγωνο αναφοράς) διατηρείται σταθερό το πλάτος. Ρύθμιση συχνότητας και ενεργού τιμής της βασικής αρμονικής της τάσης εξόδου με μεταβολή της συχνότητας και του πλάτους του ημιτόνου αναφοράς. 18

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Sinusoidal Pulse Width Modulation (S.P.W.M.) ΟΡΙΣΜΟΙ Α sin = Τo πλάτος της κυματομορφής αναφοράς. Α tri = Τo πλάτος της κυματομορφής φορέα. F sin = Η συχνότητα της κυματομορφής αναφοράς. F tri = Η συχνότητα της κυματομορφής φορέα. M A = Ο συντελεστής διαμόρφωσης πλάτους. M F = Ο συντελεστής διαμόρφωσης συχνότητας. = A sin M A A tri peak Ftri M F = F sin Πλάτος της βασικής αρμονικής της τάσης εξόδου: V Φ,1 =Μ Vd γιά Μ Α 1 rms ΜΑ Vd V Φ,1 = γιά ΜΑ 1 2 19

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ V peak Φ,ν V d Sinusoidal Pulse Width Modulation (S.P.W.M.) M A =0,8 M F =15 1 MF-4 MF-2 MF MF+2 MF+4 2 MF-5 2 MF-3 Πρώτη oμάδα: Fν= Ftri±2 ν-1 F sin Μ F ±2 ν-1 Fsin Δεύτερη oμάδα: =2 ±(2 ν-1) 2 Μ F±(2 ν-1) Τρίτη oμάδα: Fν= 3F tri±2 ν-1 F sin 3 Μ F±2 ν-1 Τέταρτη oμάδα: =4 ±(2 ν-1) 4 Μ ±(2 ν-1) 2 MF-1 2 MF+1 2 MF+3 2 MF+5 F F F F F F F F F ν tri sin sin ν tri sin F sin 3 MF-4 3 MF-2 sin 3 MF 3 MF+2 3 MF+4 ν ν=1,2,3,.. F F sin 20

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ V peak AB,1 V d 4/π 1 Sinusoidal Pulse Width Modulation (S.P.W.M.) Μονοφασικός Αντιστροφέας Πλήρους Γέφυρας Τετραγωνικοί παλμοί υπερδιαμόρφωση 1 Μ Α Μεταβολή της τιμής κορυφής της βασικής αρμονικής της τάσης εξόδου του μονοφασικού αντιστροφέα τάσης, ως συνάρτηση του συντελεστή διαμόρφωσης πλάτους. Στην υπερδιαμόρφωση εμφανίζονται αρμονικές χαμηλής συχνότητας. 21

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Sinusoidal Pulse Width Modulation (S.P.W.M.) Ημιτονοειδής διαμόρφωση του εύρους των παλμών με διπολική τάση εξόδου (Bipolar SPWM). Η μέθοδος που αναπτύχθηκε παραπάνω Ημιτονοειδής διαμόρφωση του εύρους των παλμών με μονοπολική τάση εξόδου (Unipolar SPWM). Τα τρανσίστορ του πρώτου κλάδου παλμοδοτούνται με παλμούς που παράγονται από τη σύγκριση της τριγωνικής κυματομορφής με ένα ημίτονο αναφοράς. Τα τρανσίστορ του άλλου κλάδου παλμοδοτούνται με παλμούς που παράγονται από τη σύγκριση της τριγωνικής κυματομορφής με ένα ημίτονο αναφοράς αντίθετης πολικότητας από το προηγούμενο. ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑ: Διπλασιασμός της συχνότητας των αρμονικών της τάσης εξόδου, σε σχέση με τη συχνότητα του τριγώνου. Πλάτος βασικής αρμονικής ίδιο με προηγούμενης μεθόδου. V SIN V TRI Ημίτονο αναφοράς για T R1 & T R4 T S Ημίτονο αναφοράς για T R3 & T R2 t 22

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΙΙ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΤΑΣΗΣ ΣΕ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΗ ΤΑΣΗ (DC-AC Converters ή INVERTERS) ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΙ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΣΤ-ΕΤ (Three Phase Inverters) Έλεγχος με S.P.W.M. 23

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Τριφασικός αντιστροφέας τάσης Για την παλμοδότηση ενός τριφασικού αντιστροφέα τάσης δημιουργούμε τρία ημίτονα αναφοράς (ένα για κάθε φάση) με διαφορά φάσης 120 ο μεταξύ τους. αυτά συγκρίνονται με την ίδια τριγωνική κυματομορφή. Ο συντελεστής διαμόρφωσης συχνότητας M F πρέπει να είναι περιττός και πολλαπλάσιο του τρία. Λόγω συμμετρίας στις τάσεις εξόδου εμφανίζονται αρμονικές μόνο περιττής τάξης. Στις πολικές και φασικές τάσεις δεν εμφανίζονται αρμονικές που είναι περιττά πολλαπλάσια του τρία. Μεταβολή του πλάτους της βασικής αρμονικής της πολικής τάσης εξόδου: peak V V LL,1 = 3 M A 2 d Θεωρητικές κυματομορφές φασικών και πολικών τάσων με SPWM παλμοδότηση 24

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ V peak LL,1 V d Sinusoidal Pulse Width Modulation (S.P.W.M.) Τριφασικός Αντιστροφέας (2 3) π 32 Τετραγωνικοί παλμοί υπερδιαμόρφωση 1 Μ Α Μεταβολή της τιμής κορυφής της βασικής αρμονικής της τάσης εξόδου του μονοφασικού αντιστροφέα τάσης, ως συνάρτηση του συντελεστή διαμόρφωσης πλάτους. Στην υπερδιαμόρφωση εμφανίζονται αρμονικές χαμηλής συχνότητας. 25

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) Κυματομορφές τάσης για SPWM 26

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) Κυματομορφές τάσης και ρεύματος για SPWM 27

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) Αρμονικές της V A0 και της V AΒ για SPWM 28

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα Matlab/Simulink, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (ωμικό-επαγωγικό φορτίο) Αρμονικές της V AΝ και της Ι A για SPWM 29

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα PSpice, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (φορτίο: Ασύγχρονος Κινητήρας) Ημίτονα και τρίγωνο αναφοράς για SPWM 30

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα PSpice, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (φορτίο: Ασύγχρονος Κινητήρας) Κυματομορφή V A0 για SPWM 31

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα PSpice, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (φορτίο: Ασύγχρονος Κινητήρας) Κυματομορφή V AΒ για SPWM 32

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα PSpice, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (φορτίο: Ασύγχρονος Κινητήρας) Αρμονικές της V A0 για SPWM 33

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα PSpice, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (φορτίο: Ασύγχρονος Κινητήρας) Αρμονικές της V AΒ για SPWM 34

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα PSpice, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (φορτίο: Ασύγχρονος Κινητήρας) Κυματομορφές φασικών ρευμάτων για SPWM 35

Προσομοίωση, με το πρόγραμμα PSpice, του τριφασικού αντιστροφέα τάσης με τρανζίστορ (φορτίο: Ασύγχρονος Κινητήρας) Εκκίνηση Ασύγχρονου Κινητήρα με V/f=ct 36

Τέλος Διάλεξης

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.