Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale PARTEA a II-a Stl mplcatlo n concepeea temelo e actonae ntale la aplcaea tehnclo e comana pectva
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale CPRINS CAPITOLL CONTROLL SISTEMELOR DE ACłIONARE ELECTRICĂ.. CONTROLL SCALAR... Convetoae tatce tlzate pent almentaea maşnlo ancone... Contoll acńonă maşnlo e ncńe tazate almentate c ecvenńă vaablă..3. Contoll cala al maşnlo e ncńe.. CONTROLL VECTORIAL... Contoll vectoal ect... Contoll vectoal nect..3. Contoll vectoal ect în cpl ş lx.3. CONTROLL VECTORIAL AL MAŞINILOR DE INDCłIE TRIFAZATE.3.. Pncpl oentă pă câmp.3.. Metoe e concee vectoală. Scheme echvalente în teme q patclae. Caactetc mecance coepnzătoae CAPITOLL ELECTRONICĂ DE PTERE ÎN CONVERTOARELE STATICE DE FRECVENłĂ.. INVERTOARE... GenealtăŃ ş pncp e ncńonae... Tp e Invetoae... Invetoae e tenne ş cent ealzate c comtatoae tatce... Invetoae ealzate c ttoae obşnte.. CIRCITE DRIVER PENTR INVERTOARE.3. FILTRE.3.. GenealtăŃ.3.. Convetoae e ecvenńă necte.3.3. Flte EMC.4. TRADCTOARE.4.. GenealtăŃ, peomanńe, clacae.4.. Tactoae e cent.4.3. NoŃn ntoctve apa eectl HALL.4.4. Tactoae e cent c eect Hall în bclă echă.4.5. Tactoae e cent c eect Hall în bclă închă CAPITOLL 3 MODELE HIBRIDE APLICATE CONVERTOARELOR STATICE DE PTERE BIBLIOGRAFIE
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale CAPITOLL. CONTROLL SISTEMELOR DE ACłIONARE ELECTRICĂ.. CONTROLL SCALAR... Convetoae tatce tlzate pent almentaea maşnlo ancone În cal atemelo e acńonae electcă, convetol tatc e ecvenńă (CSF) joacă n ol hotăâto în obńneea no ăpn namce ape ş pece. tlzaea motoaelo ancone tazate mpne oloea no convetoae e ptee aecvată cae geneează n tem tazat e tenn e ampltne ş ecvenńă vaablă. Maea majotate a aplcańlo tlzează convetoae tatce e ecvenńă necte. Convetoaele tatce e ecvenńă necte (CSFI) e caactezează pnt-o blă convee a enege electce cae contă nt-o tanomae a tenn altenatve a eńele, e ecvenńă ş ampltne contante, înt-o tenne contnă (pn ntemel n eeo e oă a e pat caane), mată apo e tanomaea tenn contne n cctl ntemea înt-o tenne altenatvă, mono a tazată, e ecvenńă ş ampltne eglable, olon n nveto. Convetoaele ttce e ecvenńă c cct ntemea e c.c. e compn în pncp n te bloc: n eeo (conveto c comtańe e la eńea), n lt ş n nveto c comtańe (ońată a e la acnă). Schema bloc a n atel e conveto ete pezentată în ga. Fg.. Schema bloc a n conveto tatc e ecvenńă c cct ntemea e c.c. Dpă nata ltl n cctl ntemea e c.c. e eoebec oă catego e convetoae necte: c cct ntemea e tenne contnă ş c cct ntemea e cent contn. CSFI c cct ntemea e tenne contnă nt caactezate e aptl că a e almentae e c.c. ncńonează în egm e geneato e tenne (ă e tenne) ca mae a pezenńe n conenato, c o capactate oate mae, p în paalel c a. Dn acet motv nvetol e ma nmeşte ş nveto e tenne. La acet tp e convetoae e comtă tennea în cctl e eşe, aceata avân o omă eptnghlaă. Centl e tableşte în apot c caactel acn. 3
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale În ga a ş b nt pezentate oă topolog e bază ale CSFI c cct ntemea e tenne contnă tlzate în pezent. Schema n ga a coepne n echpament c nveto e tenne ş eeo necomanat n e tlzată în acńonăle e mcă ptee. Avân în veee aptl că eeol ete necomanat, pent egml e geneato al maşn, enega neptân ceată eńele e ntoce în cctl ntemea (la bonele conenatol e ltaj) n element patv (eztenńa R) e ptee coepnzătoae, conectat la nevoe c n comtato tatc CS (tanzto bpola a IGBT). Fg.. CSFI c cct ntemea e tenne contnă: a. chema c nveto e tenne ş eeo necomanat b. chema ce pemte ânaea ecpeatvă. Schema n ga b pemte ecpeaea enege în eńeaa e almentae. În aceată tańe eeol n comanat, aceta lcează în egm e nveto în egml e ânae al motol. În aceată topologe, nvetol poate c oă nvele a mlt-nvel. Invetol c te nvele pezntă o mnae coepnzătoae a amonclo ăă a ceşte în acet cop ecvenńa e comtańe. Ete tlzat în aplcań e ptee ş tenne cate. Convetoaele tatce necte c cct ntemea e cent contn e caactezează pnt-o ă e c.c. cae ncńonează în egm e geneato e cent ca mae a pezenńe ne nctvtăń ma, în cctl e. Aceata coneă cctl ntemea n caacte e ă e cent, nvetol nmn-e în acet caz nveto e cent. Topologle e bază ale convetoaelo tatce necte c cct ntemea e c.c. întâlnte în pezent în pactcă nt pezentate în ga 3a ş 3b. 4
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale În pezent ete tlzată ecvent chema n ga 3a, la cae atât eeol cât ş nvetol nt ealzate c ttoae convenńonale. Schema pemte cclańa enege electce în ambele en, centl n cctl ntemea pătân-ş înă acelaş en. Cân maşna e ncńe lcează în egm e moto, convetol conectat la eńea lcează ca eeo a convetol conectat la maşnă lcează ca nveto. Cân maşna e ncńe lcează în egm e ână ecpeatvă, convetoaele îş chmbă oll: cel e la eńea tece în egm e nveto a cel e la maşna în egm e eeo. În tańa maşnlo e ncńe e ataşează e obce o batee e conenatoae la bonele maşn cae agă enega eactvă neceaă comtańe e la acnă. Fg. 3. Topolog e bază ale CSFI c cct ntemea e c.c.: a. eeo - nveto ealzat c ttoae convenńonale b. eeo - nveto ealzat c ttoae GTO. Schema pezentată în ga 3b oloeşte ttoaele GTO în tcta celo oă convetoae. 5
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale... Contoll acńonă maşnlo e ncńe tazate almentate c ecvenńă vaablă În ca contcńe ale mple ş obte, contoll acńonă aceto tp e maşn tebe ă Ńnă eama e complextatea moell namc nelna ş vaabl în tmp ş e aptl că paamet azc a maşn n nt întoeana cnocń c oate mae pecze. În acete conń contoll acşonă pepne contoll vteze ş/a contoll pozńe, epectv contoll cpll. C cât e obńne n ăpn în cpl ma ap c atât contoll acńonă ete ma peomant. Pncpal extă oă tateg e contol: - contoll cala - contoll vectoal. Contoll a eglaea calaă poate eectat în bclă echă a închă e contol a vteze ş e poate ealza pn legăt înte mămle calae, e exempl, ( ) a ( ). De obce, e mpne conńa e pătae a lxl tatoc contant ş egal c cel nomnal ( n cont.). Aceată tatege e bazează pe n moel mpl, e egm pemanent al maşn e ncńe. Avantajl contoll cala contă în mpltatea cctelo e eglae, a pezntă ezavantajl obńne în geneal a no vteze vaable c pecze căztă, peomanńele namce ale teml n e aemenea căzte. Rezltă n eglaj atăcăto oa atnc cân maşna lcează c vteze tańonae peoae lng e tmp. În tańa în cae apa lctań în tenne, petbań în acnă a acă teml necetă acceleań a eceleań ape, eglajl în bclă echă ete neatăcăto, mpnân-e contoll în bclă închă. Ca o conclze e poate pne că mplementaea contoll cala, eş ete mplă, ete lmtată e acateńea ăpnl în vteza ş cpl al maşn. Contoll vectoal ete namentat pe moell namc al maşn e ncńe, bazân-e pe caactel vectoal al mămlo ncńonale ale maşn. A ot ezvoltat ca o metoă e contol în bclă închă a vteze/cpll ş e tlzează atnc cân ăpnl namc al teml ş pecza contoll acńonă nt mpotante. Contoll vectoal etableşte nl n avantajele temelo e acńonae electcă e cent contn, epaaea bclelo e vteză ş cpl. Extă tateg e contol vectoal ecte, necte ş ecte în cpl. Dn pnctl e veee al ealză pactce, temele e contol vectoal e pot gpa în: - teme analogce, ealzate c ccte ntegate ş tanztoae - teme gtale, ealzate c poceoae e emnal DSP, mcopoceoae ş nteeńe e calclato - teme hbe, la cae cctele e comană nt analogce ş gtale. O altă clacae a metoelo e contol e poate ace pă mol în cae nt măate mămle cnematce. Atel e tng: - contoll acńonă c tactoae e măm cnematce - contoll ăă tactoae e mşcae. 6
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Metoele e contol cae tlzează tactoae e măm cnematce (pozńe ş vteză) e oloec pent aplcań înt-o gamă extnă e tań (:000; :0000). Tebe blnat aptl că tactoaele nt în geneal cmpe, enble la petbań ş vaań e tempeată, măn totoată getatea ş gabatl teml. Conceea ăă tactoae e mşcae, cnoctă în lteata e pecaltate b enmea e enole contol, e mpne ca o altenatvă la pma tatege, n neceaă pent eceea păń hawae a temelo (a temelo e acńonae în geneal) pecm ş pent ceşteea ganńe în exploatae. Se aplcă în temele e acńonae electcă caactezate e o gamă moeată e tań (:00). În aceată tańe, mămle cnematce nt etmate, obevatoaele e tae n tem tlzân nomań e cent ş tenne măable la bone...3. Contoll cala al maşnlo e ncńe Contoll cala al maşnlo e ncńe a ot mplementat pe moell e egm pemanent al acetoa. Maele avantaj al acete tateg ete at e mpltatea cctelo e eglae, pezentân înă nconvenentl obńne no peomanńe namce moete. Sb apectl peelo, poceel e mocae a vteze maşn e ncńe pn chmbaea ecvenńe ete cel ma economc, în enl că peele în pl cae apa în maşnă ańă e ncńonae la ecvenńa ş tennea nomnală nt elatv mc ş e atoează teml e mocae a ecvenńe. Pe baza elańlo cae enec moell matematc în egm tańona al maşn e ncńe ezltă că tańa nconă e mocă popońonal c ecvenńa ş, în acelaş tmp, cpll electomagnetc pn ntemel eactanńelo. Dacă ecvenńa e almentae n ete mlt etă e ecvenńa nomnală n, expea cpll ctc e poate ce b o omă ma mplă, negljân eztenńa tatocă în apot c eactanńele e pee: M k m p 4 ( ) A π x + C X, () în cae A ete o contantă ce înglobează toate elementele contante, pent a evenńa epenenńa cpll ctc e pătatl apotl ş anme egală c n. Dacă acet apot n n ete menńnt contant ş e exempl cae în tmp ce cont., atnc pe baza elańe: π e Nφ cφ, () în cae φ ete ampltnea lxl total tatoc ş c o contantă, ezltă ceşteea lxl c căeea ecvenńe. Măea lxl Φ etemnă ataea mezl ş ec ceşteea centl e magnetzae. La ceşteea ecvenńe în tmp ce cont., lxl în maşnă cae, ceea ce etemnă mcşoaea cpll ezvoltat. Dacă lxl tatoc poate menńnt contant, compotaea maşn e ncńe comanată în ecvenńă ete analogă c cea a motol e c.c. c exctańe epaată comanat în tenne. 7
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale În ga 4 e aată cm tebe ă e nteepenente tennea ş ecvenńa e almentae. Sb ecvenńa nomnală, lxl maşn ete menńnt contant ceea ce etemnă n cpl ctc contant. La ecvenńe joae, eztenńa tatocă ae valoae mae în compaańe c eactanńele e pee (cae a valo mc), ec n ma poate negljată ca în elańa () ş ca atae cpll ctc cae acă apotl ete contant. De aceea vaańa apotl va aleaă ca în gă, încât ă compeneze eectl eztenńe tatoce la ecvenńe mc. Pete ecvenńa nomnală, tennea e almentae e menńne contantă n ş ca mae, în acet omen cpll ctc e mcşoează atotă mnă lxl, pteea actvă maxmă ămânân contantă. Fg. 4. DepenenŃa tenn e ecvenńă la maşna e ncńe StaŃa ete analogă c comana motol e c.c. în egm e lăbe e câmp. Caactetcle mecance în valo apotate obńnte pn chmbaea ecvenńe nt aătate în ga 5. În pncp, teceea nt-n pnct tabl e ncńonae în altl pe caactetcle aătate ete poblă în oă mo, la lx contant pn mocaea alnecă ş, epectv, la alnecaea contantă pn mocaea lxl. Fg. 5. Caactetcle maşn e ncńe la chmbaea ecvenńe 8
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale 9 Pent ca motol, coneat neatat, ă ncńoneze c acelaş anament, acto e ptee ş cpll ctc, în conńle mocă ecvenńe, e poate gă ca neceaă elańa: M M, (3) în cae ş M coepn ecvenńe. Dacă ete neceaă menńneea nechmbată a capactăń e paîncăcae λ, apotl cpllo ctce la oă vteze ete tebe ă e egal c apotl cpllo eztente, acă: R R k k M M M M, (4) a R R M M, (5) Contoll cala poate pepne o bclă echă a închă e contol a vteze ş e ealzează în geneal pn legăt înte mămle calae ( ) ( ) a. De obce e mpne conńa e pătae a lxl tatoc contant ş egal c cel nomnal,. cont n RelaŃle e legătă înte mămle calae ma -menńonate pot ee ş c ajtol azolo pańal. Dn ecańle e lx ezltă cenń ş b omă explctă: h m h m l l x x l l x x σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ, (6) în cae σ ete coecentl e căpă total al motol. Lân în coneae contantele e tmp tanzto ale maşn e ncńe, e obńne moell e lx al maşn c în teml e eenńă q ce e oteşte c vteza nghlaă electcă ω b omă azoală:., + + h m h m l l ν x x ν l l ν x x ν n n n n n n n n T j T j t T j T j t ω ω ω ω ω ω ω ω (8)
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Pent valo contante ale lxl tatoc ş otoc ( 0ş 0 ) e etemnă t t tennea tatocă în mol conom elańe: n ( ν ν ωntt ) + ( ν ωnt + ν ωnt ) + ( ν ω T ) (9) ω T n Legăta înte centl tatoc ş ecvenńa ν ae expea în mol: ( ν ω T ) ( ν ω T ) ( ν ω T ) + n + n (0) x + l + n ( ν ω T ) n Se pezntă în contnae câteva cheme pncpale namentale e ealzae a contoll cala apa maşn e ncńe. În mlte acńonă c vteză vaablă, în cae o mcă vaańe a vteze nghlae a maşn e ncńe c încăcaea ete pemă e poate tlza contoll cala în bcla echă cae tlzează legăta ( ν ) la Ψ cont., c o compenae a eectl eztenńe tatoce la ecvenńe mc ca n ga 6. Fg. 6. Contoll cala în bclă echă c ( ) ν la cont. ş compenaea eectl eztenńe tatoce la ecvenńe mc Fga 6 pezntă o pobltate e ealzae a contoll cala în bclă echă cae tlzează elańa ( ν ) la. cont Steml mplementează caactetca lnaă tenne/ ecvenńă pezentată în ga 7. 0
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Fg. 7. Explcatvă la caactetca lnaă tenne/ecvenńă tlzată e teml n g. 6. Caactetca n ga 7 ete nelnaă. Tennea tatocă ş ecvenńa nt popońonale în zona ecvenńelo înalte a în zona ecvenńelo joae ete neceaă o compenae a eectl eztenńe tatoce pent a păta cpll ctc contant. Caactetca lnaă pă cae ete con teml n ga 6, ete entă e mătoaea ecańe: 0 + k, () ne 0 epezntă componenta contantă a tenn tatoce a k ete panta caactetc. Cele oă măm e aleg e aşa maneă încât tennea neceaă compenă eectl eztenńe tatoce ă e aplce la 0 [Hz], a la n ă e obńnă n. FecvenŃa e comană a nvetol ν geneată e oclatol comanat pn tenne pe baza valo e eenńă a vteze elatve a maşn e ncńe, etemnă ect ş tennea e comană. Contoll în bclă echă pezntă ezavantajl că ae loc o ceştee a alnecă la încăcaea maşn. De aemenea, peomanńele namce ale acetea nt moete. Dn acete motve ete ageat contoll cala în bclă închă. O chemă e contol în bclă închă c eglaea lxl ş a cpll ete aătată în ga 8. La eşea eglatol e cpl e geneează n emnal popońonal c alnecaea ν cae, anat c tańa maşn ν, geneează ecvenńa e comană ν. Flxl maşn poate menńnt contant, ca la maşna e c.c. c exctańe epaată a pogamat în ncńe e cpll electomagnetc ezvoltat. Extă ş pobltatea eglă bpozńonale a centl maşn, acă blocl e etmae a paametlo pemte geneaea n tem tazat popońonal c cenń maşn. Schema ae peomanńe namce cate eoaece pezntă oa contanta e tmp electomecancă e valoae mae cae poate anhlată în pocel e eglae.
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Fg. 8. Contol cala c eglaea lxl ş a cpll În ga 9 ete pezentată o chemă în cae contoll vteze e ace în bclă închă ealzân-e totoată ş eglaea alnecă. DeenŃa nte valoaea mpă a tańe ν ş valoaea măată, nzată e tahogeneatol TG ete aplcată la ntaea eglatol e tańe. Semnall ă e eşe epezntă valoaea mpă a ecvenńe otoce ν (ecvenńa e alnecae). Acet emnal e aagă la emnall tahogeneatol obńnân-e valoaea mpă a ecvenńe tatoce e almentae ν. În pl, acet emnal ezltant ete aplcat ş la ntaea geneatol e ncńe GF ( ν ) cae pece valoaea mpă pent tennea tatocă, amplcată la ecvenńe e ncńonae joae atel încât lxl n întee ă e menńnt apoxmatv contant. În acete conń, cpll maşn e ncńe ete popońonal c alnecaea, a bcla e eglae a alnecă ncńonează boonat bcle e eglae a cpll.
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale În tańa în cae ete neceaă o ceştee bcă a vteze motol, eglatol e vteză lmtează ecvenńa e alnecae ceea ce ace ca maşna ă ezvolte n cpl namc cae ă că la atngeea apă a vteze pece. Fg. 9. Contoll cala în bclă închă c eglaea vteze ş alnecă Contoll vteze maşn e ncńe e poate ace ş tlzân chema e eglae în cae nvetol n cal convetol tatc e ecvenńă ete e cent a eeol ete comanat, cctl ntemea avân în acet caz caacte e ă e c.c. Invetoaele c ă e cent poc n cent e oma cel n ga 0, ce etemnă vâ e tenne pape pete tennea altenatvă noală a maşn, atotă vaańe centl în ntevall e comtańe. Invetol c ă e cent ete c tngee atonomă, amoaea n tto etemnân blocaea cel anteo în concńe. Atel ae loc n poce e comtańe pent a tanea centl e pe o ază a maşn pe alta înt-n nteval e tmp etemnat e mămea centl mpmat, capactatea conenatol e tngee ş nctvtatea maşn. Cm nctvtatea maşn epne e atańe, comtańa ete în pecol la ceşteea lxl în maşnă pete valoaea a nomnală. 3
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Fg. 0. Centl ş tennea maşn e ncńe almentată e la n nveto ă e cent În conclze e poate pne că eglajl cala pepne cheme mpl e ealzat, a peomanńele namce ce e obńn nt moete. tlzaea contoll cala ete ecomanată în temele e acńonae electcă nepetenńoae. Dacă e oeşte obńneea no peomanńe namce ş pecz e eglae cecte ete ncată tlzaea eglajl vectoal c cae e pot obńne teme e acńonae electcă c peomanńe cha ma bne ecât cele ealzate c motoae e c.c... CONTROLL VECTORIAL... Contoll vectoal ect Contoll vectoal necetă etemnaea ampltn ş plańe eale a azol lx otoc ańă e teml tatoc x αβ, e pn măaea ectă e pn etmaea aceta. Măaea ectă a lxl, ca metoă olotă înt-o etapă, pepne tlzaea onelo Hall plaate otogonal pe amăta tatocă a oloea bobnelo onă aşezate în cetătle tatoce. Dezavantajl tlză onelo Hall ete at e enbltatea aceto enzo la vaań e tempeat ş la şoc mecance (vbań). Dacă pent măaea lxl e oloec bobnele onă atnc e poate aapta olńa c oă bobne, na aşezată în axa aze tatoce A (coneată ca axă e eenńă) a cealaltă eazată c 90 o electce a vaanta c te bobne, tańe în cae acetea e plaează la 0 o electce na e cealaltă. A oa olńe, tlzată ecvent în pezent, e bazează pe tablea n moel e lx, evat ect n ecańle maşn e ncńe cae pe baza no măm măate ş calclate geneează lxl pańal al lxl otoc. Moelele e lx a etmatoaele e lx oloec ca ntă emnale (oă a ma mlte) ale no măm măate, cm a : - cenń tatoc - tenn tatoce - vteza otol - pozńa otol ańă e teml tatoc x αβ. 4
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale În ncńe e tatega e contol aplcată e tnge: contoll în cent, contoll în tenne epectv contoll combnat în tenne ş cent. a) Contoll vectoal ect c comană în cent Se poate ealza e tlzân nvetoae e cent e aoptân olńa c nvetoae e tenne PWM comanate în cent. În ambele tań contoll centl e ace în cooonate tatoce. La comana în cent, ecańle e tenne tatoce n ntevn în moell matematc ş pn mae n nlenńează ăpnl namc al teml. Invetoaele ă e cent epezntă o olńe ma etnă pent comana maşn ancone n tlzate în acńonă la cae eglaea vteze e ace în omenl 00: a ma mae. Făă a menńona în mo pecal peele plmentae atoate amonclo conńnte în centl eptnghla, nvetol ă e cent ma pezntă mătoaele ezavantaje: - plań ponnńate ale cpll atoate ome eptnghlae a centl, în pecal la tań mc - ecvenńă e comtańe ma joaă ecât la nvetol e tenne, atoată în pecal comtańe lente la me în gol. b) Contoll vectoal ect c comană în tenne La temele e acńonae electcă e pte ma e ennńă la tatega e comană în cent c nvetoae e tenne PWM eoaece ete neceaă eceea ecvenńe e comtańe pent a mna peele. În atel e tań e apelează la comana în tenne a nvetoaelo PWM. Moell matematc tebe ă pmeacă o atel e omă încât pe e-o pate ă e ealzeze ecplaea ecańlo e tenn, a pe e altă pate ă e age contoll epaat al cenńlo ş q, aşa cm cee pncpl oentă pă câmp. Dacă e a în calcl oă poteze mplcatoae, ş anme: - ecvenńa tatocă elatvă ν, ge e etemnat, e înloceşte c tańa elatvă a motol ν, ν ν ; - teml e contol conńne bcle e eglae epaate e cpl ş lx, e obńn ecańle cae ealzează ecplaea motol e ncńe oentat pă lxl otoc ş comanat în tenne: q l ω l ν n l l h h t ν l σ + ν l σ q,. () În ga ete pezentată o chemă e contol ect pă lxl otoc a pozńe/vteze n moto e ncńe c mplementaea n nveto ă e tenne PWM. 5
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Fg.. Schemă e contol ect pă lxl otoc a pozńe/vteze n moto e ncńe c mplementaea n nveto ă e tenne PWM PozŃa θˆ, lxl otoc ˆ ş cpll mˆ nt entcań e etmatol e lx otoc, pozńe lx ş cpl. Pn ntegaea tańe măată ν, e peczează nghl e pozńe θ al otol ce e compaă c θ. Abateea θ θ obńntă la compaatol eenńal e aplcă la ntaea eglatol e pozńe e tp P. La eşea aceta e obńne ν ş compaaea c ν, aplcată n eglato e tańe tp PI, peczează la eşea aceta cpll electomagnetc e eenńă m. Aceta e compaă c valoaea etmată mˆ, abateea m mˆ n mămea la ntaea eglatol e cpl PI. La eşea aceta e obńne componenta actvă a azol cent tatoc. Valoaea e eenńă a componente eactve e obńne la eşea q eglatol e lx otoc, e aemenea e tp PI. Ampltnea lxl otoc mp, obńntă la eşea eglatol e tenne PI, e compaă c valoaea etmată ˆ, abateea ˆ epezentân mămea e ntae pent eglatol e lx. La chema pezentată, lăblea e câmp ete obńntă pn lmtaea ampltn tenn tatoce. Atel, abateea n comană eglatol e tenne. O altă pobltate e ealzae a lăb e câmp -a ptea obńne pn tlzaea n geneato e lx otoc ce opeează în zona vtezelo înalte. Componentele,, ν ş ˆ nt aplcate la ntaea cctl e ecplae a tennlo cae geneează mămle mpe c ecańle. Pn ntemel tanomă q q ş în conomtate q P e obńn valole mpe pent mămle: ampltnea tenn tatoce ş pozńa azol tenne ańă e teml mobl θ. Sma θ ˆ + θ etemnă pozńa azol tenne ańă e teml x, θ. ş θ comană molatol vectoal, la eşea căa e obńn mplle e comană pent nvetol PWM. 6
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale... Contoll vectoal nect Contoll vectoal nect e bazează pe o tatege e eglae pn antcpae (eeowa contol) ş pepne calclaea pozńe azol lxl otoc θ ańă e teml tatoc x αβ în ncńe e alnecae (ecvenńa otocă elatvă). Aceată metoă e contol e bazează pe măaea cenńlo tatoc ş calcll ampltn ş pozńe lxl pe baza aceto cenń. Pn mae, contoll vectoal nect elmnă tactoaele a etmatoaele e lx, a necetă o măae oate pecă a pozńe otol în veeea etemnă cât ma exacte a pozńe azol lx otoc. Cm măaea nghl θ ete namentală, n e ecomană etemnaea aceta pn ntegaea vteze obńntă e la n tahogeneato. Se ecomană oloea în tem a n encoe (a mla) ceea ce ce la obńneea n ăpn bn în cpl. O altă cenńă a metoe ete cnoaşteea valo coecte a contante e tmp otoce T în calcll alnecă. Acet lc contte n ezavantaj al contoll nect întcât paamet otoc e mocă, R c tempeata ş eectl pelcla a L c nvell lxl. Contoll vectoal nect poate ealzat e aplcân-e comana în cent e comana în tenne a cea combnată. Contoll c comană în cent poate obńnt ca ş la contoll ect, tlzân nvetoae e cent a nvetoae e tenne PWM comanate în cent. În cele ce mează e pezntă o chemă e contol nect pă lxl otoc a pozńe/vteze n moto e ncńe pn mplementaea n nveto PWM comanat în cent. Schema teml ete aătată în ga. Fg.. Schemă e contol nect pă lxl otoc a pozńe/vteze n moto e ncńe pn mplementaea n nveto e tenne PWM comanat în cent 7
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Contoll vectoal nect al motol n ga e ace oentân maşna pă lxl otoc. PozŃa otol θ, obńntă e la encoel E, e compaă c mămea e eenńă θ, abateea θ θ aplcân-e la ntaea eglatol e pozńe e tp P. La eşea aceta e obńne valoaea mpă pent vteza elatvă a maşn ν cae e compaă c valoaea măată ν ezltată la eşea n bloc e convee pozńe tańe, pe baza pozńe otol θ. Reglatol e tańe e tp PI pea abateea ν ş peczează la eşea a cpll electomagnetc mp m. Aceta împenă c lxl otoc mp epezntă mămle e la ntaea eglatol pent contol vectoal nect cae calclează componentele otogonale ale azol cent tatoc ş pecm ş ecvenńa otocă elatvă (alnecaea) ν ν, obńntă în baza elańe: l m. () l h q S tlzaea conectvă a bloclo tanomatoae e cooonate epectv e aze αβ abc, geneează cenń e eenńă, ş cae e compaă apo c valole măate a, b, c. Abatele a a, b b, c c a b c q ν j e θ comană eglatol e cent, la eşea căa e obńn tennle e comană a,b, c. Acetea geneează emnalele pent comana tanztoaelo IGBT ce echpează nvetol PWM...3. Contoll vectoal ect în cpl ş lx Contoll vectoal ect în cpl ş lx CVDCF clac (Dect Toqe Contol DTC) agă contoll ect al lxl tatoc ş al cpll electomagnetc pn electaea mol optm e comtae al tanztoaelo nvetol PWM. ComtaŃa ete atel ealzată încât eoaea e lx ş cpl ă e încaeze înt-o bană e hteez c copl bne etemnat e a obńne n ăpn ap în cpl ş totoată e a ece ecvenńa e comtae a nvetol. CVDCF clac combnă teoa conce vectoale c teoa conce ecte. Aceată metoa pezntă mătoaele avantaje: - agă n ăpn ap în cpl ş o ncńonae înt-o plajă lagă e vteze - ete obtă ş elatv mpl e mplementat - n necetă eglatoae e cent ş tanomă e cooonate - n necetă cct e ecplae a ecańlo e tenne tatocă ş nc molato vectoal epaat pent comana nvetol PWM - agă o ejectae ecentă a petbańlo - poate aplcată c cce ş în cazl nvetoaelo ezonante - e plază oate bne pe contoll nmec. Aceată tatege e concee vectoală ete potvtă pent contoll pozńe a a vteze, ajngân-e la o eglae tablă până la apoxmatv 0,[ot/oă]. Stcta e bază a n tem e contol vectoal ect în cpl ş lx clac c moto e ncńe ş nveto e tenne PWM ete pezentată în ga 3. Oentaea maşn e ace pă lxl tatoc. CVDCF clac pepne conceea ectă a motol pă cele oă măm eenńale: cpll electomagnetc m ş lxl. Se obńn atel oă bcle e eglae 8
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale nepenente, na pent cpl cealaltă pent lx, bcle cae lcează în paalel. Pent comana nvetol e tenne PWM e tlzează n tabel e comtań optme, vecto e tenne tatocă, S V ν, ν 0,,..., 6, 7, n comanań ect e căte cele oă eglatoae c hteez. Fg. 3. CVDCF clac al motol e ncńe oentat pă lxl tatoc ş almentat e la n nveto e tenne PWM Mămle e ntae pent cele oă eglatoae nt eole e cpl electomagnetc m - mˆ epectv e lx tatoc ˆ. Reglatol e cpl ete n compaato c hteez tpozńonal (c te nvele) în tmp ce eglatol e lx ete n compaato c hteez bpozńonal (c oă nvele). La eşea celo oă eglatoae e obńn emnalele nmece, n m epectv n, ente pă cm mează: - pent eglatol e cpl, n m hm, pent m mˆ +, 0, pent m mˆ, (3) hm, pent m mˆ. - pent eglatol e lx, 9
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale h, pent ˆ +, n (4) h 0, pent ˆ. În elańle e ma, h m ş h epezntă lăńmea benz e hteez a celo oă eglatoae. Mămle mˆ şˆ S nt etmate pe baza tennlo tatoce ş a cenńlo tatoc măań. FncŃonaea nvetol e tenne, ealzat c elemente e comtańe tatcă apă (e ex. IGBT), e analzează în contnae pe baza moell pezentat în ga 4. Fg.4. Moell nvetol e tenne Moell nvetol a ot obńnt ntocân cele te ncń e comtańe bnaă S A, S A 0,, coepnzătoae aze A, e eneşte în mol măto: S B, S C. FncŃa bnaă { } S A, 0, acă aza A etelegată la plle e tennecontnă c acă aza A etelegată la mnle. ; Analog e enec ş ncńle S B ş S C. Stăle celo te ncń pot genea în eeenńall αβ opt vecto ceń e tenne V ν S,S,S, ν 0,,...,7 nte cae şae nt nenl a o nt nl. Vecto tatocă, ( A B C ), nenl (,0,0 ), V (,,0 ),V ( 0,,0 ), V ( 0,, ),V ( 0,0, ),V (,0, ) V 3 4 5 6 a moll contant, pozńa lo n xată ccev c 60 o electce în planl αβ (v. ga 5). Ce o vecto nl nt V 0 ( 0,0,0) ş V 7 (,,, ). Pn aplcaea vectolo nl, azele motol nt ctcctate (v. ga 4). Componentele vectol pot ce în ncńe e tăle celo te ncń ş e tennea e c. Atel, în cooonatele azelo (natale) e obńne: 0
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale S S S A B C 3 3 3 c c c ( S S S ) A ( S + S S ), A ( S S + S ). A B B B C, C C (5) a în eeenńall αβ : α β 3 c 3 3 ( S S S ) c A ( S S ). B B C La elańle (6) -a ajn pn tanomata ( αβ) C, (ABC). Pent a electa coepnzăto vecto e tenne, atel încât ă e agat lxl tatoc ş cpll electomagnetc necea, e poneşte e la ecańa vectoală a tenn tatoce în teml e eenńă αβ, în cae e negljează eztnńa tatocă R : e ne e obńne: t, (7) t + t, (8) o 0 elańe cae pne în evenńă evolńa vectol lx tatoc tatocă. (6) în ncńe e vectol tenne În ntevall e tmp [0, t c ) înte oă comtań cceve, ( S,S, S ) ampltne ş oentae. În acete conń, elańa (8) e poate ce b oma: A B C ete contant ca a Ψ 0 ( S,S,S ) t c t [ 0,t ) +, (9) A B C ( S,S,S ) t c t [ 0,t ). c (0) 0 A B C c Pent a veea cm e electează vecto e tenne necea pent contoll lxl tatoc, planl αβ e împate în şae ectoae θ,,,...6, ecae avân 60 o electce ş vectol coepnzăto V ept bectoae (v. ga 5). Dn motve legate e algotm e calcl, elmtaea ectoaelo e ace e căte bectoae. Pent a menńne taectoa vectol lx în nteol benz e hteeză h tebe electat vectol optm e tenne V (SA,SB,SC ) pobl a aplcat. Acet vecto epne e pozńa nńală a azol lx tatoc Ψ 0 ce e ece în cazl e ańă la cnoaşteea e apt a ectol θ în cae e găeşte nomańe cae e poate obńne e la mple compaatoae., 0 Comana nvetol e tenne e ealzează pn alegeea optmă a tplete (S A, S B, S C ) ncńe e eoaole e cpl ε m m mˆ ş e lx ε ˆ, tae e cele oă eglatoae în vaablele nmece n m ş n, pecm ş e ectol θ în cae e găeşte vectol lx.
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Steml e eglae tanpne neceal în cpl ş lx pent maşna conă în valo ntetce alee pn convenńe pă cm mează: - pent cpl: - n m, acă cpll ceşte - n m 0, acă cpll n e mocă - n m -, în tańa în cae cpll eceşte. - pent lx: - n, acă lxl ceşte; - n 0, acă lxl cae. Fg. 5. Vecto ceń e tenne tatocă ( S,S, S ) V ş evolńa taectoe vectol lx tatoc în ntevall benz e hteeză Selectaea vectol e tenne optm în ncńe e emnl ş mămea eolo în lx ş cpl pecm ş eectele apa evolńe cpll electomagnetc ş a lxl tatoc nt aătate în ga 6. A B C h Fg. 6. Selectaea vectol optm e tenne ş eectele apa evolńe cpll electomagnetc ş lxl tatoc
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Dn analza g 6 e pot ntetza mătoaele conclz:. Dacă e electează nl n ce o vecto nl e tenne, lxl tatoc îş opeşte otea ămânân contant. Se obńne comana nlă e cpl. Tebe menńonată înă obevańa că în ealtate, atotă eztenńe tatoce cae a ot negljată, moll lxl cae lent a ăpnl namc în cpl e încetneşte.. Acceleaea lxl tatoc, ceea ce îneamnă e apt ceşteea ecvenńe tatoce ş mplct a alnecă ş a cpll electomagnetc, e ealzează pn electaea vectolo e tenne alań în meata vecnătate a ectol θ în cae e ală vectol lx tatoc. Dacă e aleg vecto e tenne ma înepătań e ectol θ e obńne o eceştee a lxl tatoc. 3. Pent a e poce n cpl poztv, vectol e lx ete acceleat. n cpl negatv ezltă pn eceleaea vectol lx tatoc. 4. Acceleaea cpll în enl e otańe at e obńne pn alegeea vectolo e tenne coepnzăto pmelo oă ectoae cae cce l θ în acet en. Pent eceleae e aleg vecto e tenne n cele oă ectoae alpte e θ, a în en op. Vaablele nmece n m, n pecm ş ectol θ în cae e găeşte vectol lxl tatoc omează n cvânt bna cae pn acceaea aee ne memo EPROM, electează vectol e tenne optm (v. tabell ). Tabell. Tabel e comtań optme n n m θ θ n n 0 n m (,,0 ) θ θ 3 θ 4 θ 5 θ 6 V V 3 ( 0,,0 ) V 4 ( 0,, ) V 5 ( 0,0) V 6 (,0, ) V (,0,0 ) V 0 V 7 (,, ) V 0 ( 0,0,0) V 7 (,, ) V 0 ( 0,0,0) V 7 (,, ) V 6 V (,0,0 ) V (,,0 ) V 3 ( 0,,0 ) V 4 ( 0,, ) V 5 ( 0,0, ) V 3 V 4 ( 0,, ) V 5 ( 0,0,) V 6 (,0, ) V (,0,0 ) V (,,0 ) V 7 V 0 ( 0,0,0) V 7 (,, ) V 0 ( 0,0,0) V 7 (,, ) V 0 ( 0,0,0) V 5 V 6 (,0, ) V (,0,0 ) V (,,0 ) V 3 ( 0,,0 ) ( 0,, ) n m 0 ( 0,0,0) n m - (,0, ) n m ( 0,,0 ) n m 0 (,, ) n m - ( 0,0,) ObevaŃe : Pent a obńne n contol ma n al vectol lx tatoc nmăl e ectoae la, tańe în cae ecae ecto ete e 30 o electce. V 4 o e poate mă Pncpalele ezavantaje ale vaante clace e CVDCF nt: - în egm pemanent apa onlań cate ale cpll, lxl ş centl - e manetă cltăń în contoll cpll ş al lxl la vteze oate joae - zgomot mae, în pecal la vteze joae - ecvenńa e comtańe a nvetol e tenne ete vaablă ş mlt ma joaă ecât ecvenńa e eşantonae..3. CONTROLL VECTORIAL AL MAŞINILOR DE INDCłIE TRIFAZATE.3.. Pncpl oentă pă câmp Pent a aga pocee namce ape ete neceaă tăpânea lxl maşn. În pl, pepnân că e oloeşte o chemă e comană c cent njectat, pn acńnea bclelo ape e cent ecańa centl tatoc poate omă n moell matematc întcât ea ete atbńa exclvă a eglatoaelo e cent. 3
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Scă înt-o altă omă pent a evenńa nteacńnea înte cenń tatoc ş otoc, elańa cpll electomagnetc evne: j { ( ) } e 3 θ m Lh Im, () în cae θ epezntă nghl înte axa înăşă otoce ş tatoce. Se obevă că ete neceaă înlocea centl otoc c o altă măme, eoaece aceta n poate măat la motoaele în ctcct. O vaantă bnă e înloce a centl otoc o contte azol centl e magnetzae ent în cooonate tatoce ş cae epezntă lxl otoc. łnân cont e nctvtăńle tatoce ş otoce L ş L pecm ş e acto e pee σ ş σ, e eneşte expea azol centl e magnetzae: m jθ jθs ( t ) ( t) ( t) + ( + σ ) e ( t) e. () m Elmnân n elańa () centl otoc e eectân mplcăle neceae e obńne: { } 3 Lh m Im m. (3) + σ Inlocn moll ş agmentl centl e magnetzae e obńne: ne, m 3 L h m + σ Im jθ { e } S, (4) jθs jρ e e + j q, (5) epezntă centl tatoc apotat la n tem e eenńă ataşat e centl e magnetzae ş în pl: jθs Re{ e } coδ, (6) jθ S Im e nδ q { }. Fg.. PozŃle elatve ale azolo e cent 4
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale În egm tańona ş q nt contante, n contant ş ec ş m e otec ncon c n anmt ecalaj înte ele. Intocân componentele (6) în elańle (4) ş (5) e obńne: m k, (7) m q în cae, k 3 L h + σ. (8) RelaŃa (7) e aeamănă c elańa cpll electomagnetc a motol e c.c. Centl m joacă oll lxl, a q pe cel al centl nl. În acet mo extă analoge înte motol e c.c. ş cel ancon tazat c conńa tanomă vectol centl tatoc în cooonate e câmp a c alte cvnte, oentaea pă câmp. Dpă cm e obevă în ga, centl e magnetzae m ete contolat pn componenta a centl tatoc, pn analoge c tennea e exctańe a motol e c.c. Rezltă că, q epezntă măm nepenente ce etemnă cpll electomagnetc, a nghl e pozńe δ e mocă c acna, n nl la me în gol. Avem e a ace c o eglae vectoală a cpll, cele oă componente etemnân vectol. t 0 R + jω (9) Recn membl ept al elańe (9) în ncńe e elańa () ş Ńnân cont e contanta e tmp otocă T ş e expele vtezelo nghlae pent vectol centl e magnetzae, epectv centl tatoc (v. g. ), e obńn ecańle (0), (), () cae împenă c ecańa e mşcae contte n moel pent motol e ncńe c oentae pă câmp, ca în ga. jθ [( + σ ) + e ] 0 jθ R + Lh me R + Lh, (0) t t m T + m, () t θs ω q ω ω + +. () ω t ω ω T ω ω n n n m n n 5
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Fg.. Schema bloc a motol ancon în cooonate e câmp Componentele, q nt obńnte tanomân cenń tatoc ma întâ în oă ş apo în cooonate e câmp pn tanomaea: componente otogonale α q, β ( t) coθs nθs ( t) nθs coθs, (3) ne nghl θ, vaabl, ete obńnt pn ntegaea ecańe (). În ma acete chmbă e cooonate e obńn n noal măm contne, tanomaea e cooonate n o emolae. Înată ce tanomaea a ot ealzată, tcta motol ancon ete aemănătoae c cea a cel e c.c. Extă o întâzee caactezată e T ca ş în înăşaea e exctańe. Pent pocee ape n e opeează apa lxl ş ec m tebe menńnt la valoaea a maxmă, etemnată b vteza nconă nomnală e atańe ş eapa vteze ncone (la lăbe e câmp) e tennea maxmă pe cae o poate nza nvetol. Pent comana motol e ace o tanomae nveă, emolae, pent cenń njectań nvetol. Schema e pncp a n tem e acńonae electcă c oentae pă câmp ete aătată în ga 3. Patea e eglae ete mlaă c cea e la motol e c.c., în locl eglatol e cent otoc ac apăân n eglato e cpl ce nzează eenńa e cent actv; emnall ă e eacńe ete obńnt pe baza elańe (7) n lx ş cenń tatoc. Avantajele pncpale ale acete tateg e comană nt: - acce ect la cpl ş lx, pemńân atât lăbe e câmp cât ş mpneea n cpl anmt; - pocee namce ape pn ecplaea eectvă a ecańlo moell matematc ca ş la motol e c.c. Poblema cea ma elcată o contte achzńa emnalelo e lx. La încept -a olot în acet caz one Hall plaate în înteel motol. Pe lângă poblemele e montaj apa ş cltăń la ltaea emnalelo obńnte ce a n conńnt mae e amonc e ecvenńă vaablă c vteza e otańe atotă cetătlo otoce. 6
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Fg. 3. Stem e pozńonae c oentae pă câmp Nc alte vaante c bobne avân o echee cât n pa pola, ntalate în tato, n -a mp atotă complcańlo contctve ş eolo ntoe e eva ntegatoaelo (lxl e obńne pn ntegaea emnall obńnt în bobnă popońonal c vaańa lxl). n pocee olot în pezent ete e a olo cha înăşăle tatoce ca bobne pent obńneea emnalelo e lx. Apae necetatea compenă căe eztve e tenne pe tato la ecvenńe joae ş în pl la ecvenńe e câńva hetz tebe Ńnt cont ş e vaańa acete eztenńe c tempeata. Ma ăpânte nt metoele e etmae a lxl pe baza ecańlo n moell maşn..3.. Metoe e concee vectoală. Scheme echvalente în teme q patclae. Caactetc mecance coepnzătoae Topologle temelo e eglaj vectoal nt etemnate în pncpal e măto acto: - lxl pă cae e ealzează oentaea pă câmp - mămle e eacńe ale bcle e eglae - tpl nvetol n cal convetol tatc e ecvenńă (caactel cctl ntemea e c.c.). Dpă lxl la cae e oentează mămle e eglaj, temele e contol vectoal pot : - c oentae pă lxl otoc - c oentae pă lxl n întee - c oentae pă lxl tatoc. Oentaea pă lxl otoc ete metoa cea ma e tlzată întcât mămle e eglae e obńn oate mpl. C toate că pezntă o tctă e eglae ma complcată, oentaea pă lxl n întee poate oe neo avantaje legate în pecal e măaea 7
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale 8 ectă a lxl n întee, elmnân-e atel compenăle pe calea a e măă. O chemă mplcată pent oentaea pă lxl n întee e obńne în tańa măă centl otoc. Oentaea pă lxl tatoc mplcă calcle ma complexe ale mămlo e comană ş o eglae c epecn negatve apa peomanńelo namce. Flxl e oentae poate etemnat pn metoe ecte a necte, tańe în cae aceta e calclează n alte măm cm a cenń tatoc, tenn a vteza otol. În cal eglajl vectoal, convetol tatc e ecvenńă joacă n ol hotăâto în obńneea no ăpn namce ape ş pece pecm ş în alegeea tateglo e contol cae e aplcă, cele ma e întâlnte n: contoll în cent, contoll în tenne pecm ş contoll hb (în cent ş în tenne). În contnae e pezntă ccnt cele te metoe e oentae pă lx. a) Oentaea pă lxl otoc Ete o metoă e tlzată atotă mpltăń bcle e eglae ş a algotml e calcl a mămlo e comană. Pent aceată tańe, moell matematc al maşn e ece ponn e la teml (4) n cae e eńn ecańle e tenne otocă, lx otoc ş cpl: ( ),,,,, ) ( t T t T t T t T t T t j t t j t m n m n m m m n n m m h h h m h m ν m m x m x l l x x l l x x + + + + + + + + ω ω ω ω ω θ θ θ θ θ ω ω (4) În conńle oentă pă lxl otoc, moell q al maşn e ncńe e obńne acă teml e eenńă e coneă ncon ş nazc c azol lxl n oto. Pn ecompneea pă axele q ale teml oentat a ecańlo e tenne otocă, lx otoc ş cpl electomagnetc ş elmnaea componentelo azol centl otoc, ezltă expele lxl n oto, cpll electomagnetc ş ecvenńe otoce ce în ncńe e componentele azol centl tatoc:.,, q h q m q h q m h m m l l x x m ν l l x x ν l x x x t T t T t ω n (5)
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Componentele ş nt ate e expele: q q x x m ω n t q, l l h q. (6) RelaŃle e ma ncă că motol în cazl oentă pă lxl otoc ete complet ecplat pe cele oă axe ş q, tańe mlaă cele e la motol e c.c. (maşna e c.c. în cazl geneal). Mămle e contol nt poecńle azol cent tatoc pe cele oă axe. Atel, componenta pă axa,, avân n caacte eactv contolează lxl n oto, ec nvell e olctae magnetcă a maşn, a componenta pă axa q, q, contolează cpll electomagnetc, n n cent actv. În tańa în cae cctl ntemea al convetol tatc ae caacte e ă e cent n ete nevoe ă e compeneze mămle e contol ş q eoaece azol cent otoc ete pepencla pe azol lxl e oentae în egm tańona. Cpll electomagnetc e mocă pn ntemel l ş. Dacă e coneă vaabl, cpll electomagnetc e mocă lent, atotă l T. Amoncle pape componente contne, c eecte apa l ş m, pot mnate pnt-o valoae cată a l T. Dacă cont. ( cont.) atnc cpll electomagnetc vaază pactc ntantane c q ăă paeglaj (la alt teaptă e tańe n apa egm tanzto în centl otoc). b) Oentaea pă lxl n întee Metoele la cae oentaea e ace pă alt lx ecât cel otoc conc la topolog ale teml e eglaj mlt ma labooae eoaece n e ma pne e avantajl oentă pă lx otoc, at e pepenclatatea înte lxl e oentae ş centl otoc. C toate acetea, oentaea pă lxl n întee poate oe avantaje în anmte conń e măae a centl otoc. Pent etemnaea ecańlo ncńonale în acet caz, teml e eenńă e coneă ncon ş nazc c lxl n întee (lxl e oentae). În acete conń, teml (4) e patclazează pent ş 0. Dpă eectaea calclelo ezltă ecańle: m m qm q 0 x m ( q + q ) lh ( q + q ), x ( + ) l l ( + ) h xm m m m Im{ }. h h q h m h, (7) RelaŃle e ma aată că lxl n întee epne e centl otoc a cpll electomagnetc ete popońonal c poecńa l pe axa q. În aceată tańe n e ealzează o pobltate e comană epaată, e ell cele obńntă la poectaea pă lxl otoc. Atât comana în cent cât ş cea în tenne necetă compenă pent etemnaea poecńe azol cent tatoc pe axa q. 9
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale c) Oentaea pă lxl tatoc Metoa e oentae pă lxl tatoc ete aemănătoae c oentaea pă lxl n întee, concân e aemenea la teme e eglae ma complcate ecât cele oentate pă lxl otoc. De ata aceata, teml e eenńă q e alege ncon ş nazc c azol lx tatoc ceea ce e tace matematc pn patclazaea teml (4) pent ş 0. Dpă eectaea înloclo în ecańle lxl tatoc ş a cpll q electomagnetc e obńn elańle: x σ m Re + { j } Im{ }. h l σ + h, q (8) Analza elańlo (8) evenńază aptl că lxl tatoc epne nma e o pate n poecńa l pe axa. În chmb, cpll ete popońonal c poecńa azol cent tatoc pe axa q, q. De aemen, apae acelaş neajn în ceea ce pveşte comana epaată ca ş în tańa oentă pă lxl n întee. Pn mae ş la oentaea pă lxl tatoc, la comana în cent, nt neceae compenă pent a etemna componenta q. În nal, tebe p că analza compaatvă a celo te pobltăń e oentae blnează avantajele coneă oentă pă lxl otoc, tańe în cae e obńne o ecplae a cctelo motol, potvtă pent comana în egm namc. 30
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale CAPITOLL. ELECTRONICĂ DE PTERE ÎN CONVERTOARELE STATICE DE FRECVENłĂ.. INVERTOARE... GenealtăŃ ş pncp e ncńonae Invetol ete o ntalańe electoncă ce tanomă enega e cent contn în enege e cent altenatv e o anmtă omă, ampltne ş ecvenńă. Dn pnct e veee al ome tenn ce ezltă la bonele n conmato almentat pn nveto, eoebm mătoaele tp e nvetoae: - nvetoae PWM; - nvetoae c tenne e eşe eptnghlaă; - nvetoae ezonante. La nvetoaele PWM tennea e almentae povne e la n eeo necomanat. FecvenŃa ş ampltnea tenn e la eşe e agă pn molańe. Extă nmeoae metoe pn cae e ealzează molańa în ată a tenn e eşe. O atenńe eoebtă va acoată molă e căte n emnal noal. La nvetoaele n a oa categoe, tennea e almentae cae povne e e la o batee, e e la n tem e eeae ete menńntă contantă, a tennea altenatvă e omă eptnghlaă ae pobltatea mocă ş a ecvenńe. Dacă e oeşte ă e moce ş ampltnea tenn e eşe, atnc ete nevoe ă e moce ş valoaea tenn e almentae a nvetol. Invetoaele ezonante nt acele ntalań cae a ept cct e acnă n cct oclant ee a paalel. În ncńe e mol în cae e comană elementele actve n tcta nvetol, la bonele conmatol e obńne o tenne a n cent e omă noală. Ele nt olote la contcńa elo e almentae pent ntalańle e încălze pn ncńe. Invetol, ca tem e convee a enege, tanomă tennea contantă înt-o tenne altenatvă. Pent a explca pncpl convee enege e c.c. în enege e c.a., c molańe în ată, ne olom e o chemă a căe tctă ete pezentată în g.. Pn molańe e înńelege mol e comană tlzat pent nveto în veeea obńne no tenn ş ecvenńe e eşe ote. În pezent e oloec ma mlte tp e molań, în ncńe e peomanńele e eşe ote, pteea ş emconctoaele tlzate. Pent a şa înńelegeea ncńonă ne atel e tct, coneăm că pnctl 0 al că potenńal ete jmătate n cel al tenn e almentae ete accebl ş ańă e el apotăm alte potenńale n chemă. Vom ma conea tennea e almentae contantă, a comana comtatoaelo e ace c n emnal molat în ată. Fg. Inveto monoazat în empnte 3
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale n nveto e acet tp tebe ă pocă la eşe o tenne noală la cae ă e poată egla atât ampltnea cât ş ecvenńa. CenŃa poate atăctă acă emnall e comană e omă noală e compaă c n emnal tnghla e o anmtă ecvenńă (vez g.). Înante e a ece ncńonaea n atel e nveto ete necea ă enm câteva măm, ş anme: - tennea tnghlaă, e ecvenńă ecvenńă b cae comtă elementele actve ale nvetol; - tennea e comană, e omă noală, e ecvenńă cae epezntă tennea molatoae ş cae, totoată, mpne ecvenńa namentale n tennea e eşe; - gal e molańe, ent ca: m / α c max T max () Fg. Dagamă pent molańa PWM noală In elańa () c max ete ampltnea tenn molatoae, a T max ete ampltnea tenn tnghlae, ampltne ce e menńne contantă; - actol e molańe în ecvenńă, ent ca: S m. () 3
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Pent nvetol n ga, comtatoaele T, T (în ealtate, tanztoae e ptee, A+ A e comtańe) nt contolate e emnale ce ezltă în ma compaă tennlo tennea e eşe neepnzân e enl centl 0. Atel: c ş c > T, TA+ ete înch ş Ao, (3) c < T, TA ete înch ş Ao. Cm cele oă comtatoae n nt mltan înche, epectv eche, tennea Ao lctează înte / ş /. Fnamentala tenn Ao ete epezentată în ga, pent m 5 ş m 0,8. Spectl e amonc al tenn apecte: a Ao T, ete eat în ga c. Se epn mătoaele a) ampltnea componente namentale, ( Ao ), ete e ma o tennea /. Acet lc poate explcat coneân, pent mplcae, tennea c contantă (g.3). Valoaea mee a tenn e eşe, în cazl teml PWM, ete ată e elańa: Ao c. (4) T max Aceată expee ete acceptată eoaece ecvenńa tenn tnghlae ete ma mae, a înte oă vâ ale tenn tnghlae ptem conea că c n vaază (g.3b). Fg.3 Molaea în ată c tenne noală. 33
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Dacă tennea e comană vaază noal ş ete e ecvenńă, ecvenńă ce e oeşte a ş a namentale tenn e eşe, atnc: c ne. c max c max n ω t, (5) T max Dn elańle (4) ş (5) ezltă că namentala tenn e eşe e poate ce: c max ( Ao) nωt mα nωt,( pent m a ). (6) T max Dn elańa (6.6) ezltă că ampltnea tenn e eşe ete: Ao ) ma. (pent m a ) (7) ( max b)amoncele n pectl tenn e eşe apa ca benz lateale ańă e ecvenńa e comtańe. Pent m 9 (caz oate ăpânt), ampltnle amoncelo evn pactc nepenente e m. c) m tebe ă e mpa. Ca mae, în pectl tenn Ao avem amonc e on mpa, cele e on pa nt nle, coecenń temenlo în co n ezvoltaea în ee Foe n nl. Alegeea ecvenńe e comtae e ace atel încât ltaea tenn e eşe ă e ealzeze cât ma ecent. Ete e ot, n acet pnct e veee, ca S ă e cât ma mae. Da, pe măă ce S ceşte, cec peele e ptee în comtańe. În cele ma mlte aplcań e alege ecvenńa S e b 6 khz,e pete 0 khz, pent a n nta în pectl actc. Pent aplcań ale nvetoaelo în acńonaea motoaelo e c.a. (50Hz) e alege m 9, ceea ce coepne ne ecvenńe S e khz a m 00, acă S 0 khz. Ca o valoae zală e aoptă m. C pve la alegeea l m ca valoaea zală în poectaea ş ealzaea temelo e comană pent nvetoaele PWM, e mpn enmeaea câtova coneente ce ezltă n lteata e pecaltate: - acă m <, ete e peeat nconml înte emnall ectangla ş cel noal, atel ezltân bamonc, altele ecât cele pezentate în ga c. La teceea pn zeo a celo oă tenn c ş T, ele tebe ă e e polatate opă; - acă m >, n extă nconm înte cş T, ampltnle amoncelo e on peo nt neînemnate în apot c namentala; - acă m >, e ntalează egml e ncńonae nmt pamolańe, Fomele e a nă n ga ne aată că în cazl cân m <, ampltnea namentale n poate mătă ocât. Snt, înă, tań cân e cee ca m >. SpamolaŃa ceează o tenne e eşe cae conńne mlt ma mlte amonc ecât în cazl m < (g.4). Amoncle c ampltn omnante în teml e molańe m a < n ma nt omnante în pamolańe. Ma mlt, în pamolańe ampltnea amonc namentale n ma epne lna e m. a a a S a 34
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Fg. 4 Amonc atoate pamolańe Fga 5 epezntă valoaea nomalzată a ampltn namentale a tenn e eşe în ncńe e actol e molańe m. Se obevă că pent m < epenenńa ete lnaă, a pă ma e ntalează pamolańa, a pent m a > 3, 4 nvetol nzează o tenne ectanglaă. Avân în veee ceşteea peelo e ptee în emconctoae c ecvenńa e comtańe, ecvenńa tenn molatoae, epectv molańa în ecvenńă, tebe tân coelată c capactatea emconctol e ptee tlzat ş ecvenńa l maxmă e lc. a Fg. 5 Contoll tenn pn m a 35
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale... Tp e Invetoae... Invetoae e tenne ş cent ealzate c comtatoae tatce Snt în pezent cele ma ăpânte nvetoae. Până la pte e onl telo e KW e tlzează IGBT-, BJT- ş MOSFET-, înońte pă caz e oe antpaalel ape. Pent pte ma ma e tlzează ttoae GTO. Schemele e convetoae ecvent tlzate nt: - nvetoae monoazate în empnte; - nvetoae monoazate în pnte; - nvetoae tazate. Schemele nt completate c ccte e potecńe aecvate la patenn ş pacenń, pecm ş c ccte e comană, nvalzate pent ecae tp e comtato tatc tlzat. Invetoaele e cent ş e tenne eă ca chemă ş almentae în ncńe e paametl e eşe ot: tenne a cent. Pent nvetoaele e tenne almentaea ete e la o ă e tenne, c lt C ca în g. 6. Fg. 6 Onlo monoazat în pnte Sacna nvetol e coneă e tpl R+L, clacă pent c.a. Comana ete tctată pe o peoaă T c epetablă nmtă peoaă e comtańe. Logca e comană a comtatoaelo tatce ete mătoaea: + + - pma jmătate e peoaă: CS ş CS - înche; CS ş CS - eche; + + - a oa jmătate e peoaă: CS ş CS - eche; CS ş CS - înche. Rezltatl v o ( t), ete o tenne altenatvă eptnghlaă, c vaańe înte + V ş V. In g. 7 ete pezentată agama emnalelo e cent ş tenne, aeentă ncńonă ltl. 36
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Fg. 7 Dagama e emnale coepnzătoae nvetol n g. 6 Pent nvetoaele e cent tennea e almentae ete e la o ă e cent, ca în g. 8, ne bobna L F ae o aemenea măme încât agă pactc centl abobt e nveto, I cont. Fg. 8. Inveto e cent monoazat în pnte O altă eenńă contctvă contă în pańa oelo antpaalel, cae n ma nt neceae întcât comtatoaele tatce CS comtă ect centl e acnă. Atel, în g. 9 ete pezentată ncńonaea nvetol n g. 8 pent cazl molańe în nă eptnghlaă e peoaă T. Comana comtatoaelo tatce ete entcă c cea e la nvetoaele e tenne. 37
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale 0, ete e tp eptnghla bpola, c vaańe înte + I ş I. Event, aceta va conńne o namentală 0 (t) ş n pect e amonc c ang entc ca la nvetol e tenne. v 0 t ezltă n: Foma centl e acnă ( t) Tennea e eşe ( ) v0 (t) z(t) 0 (t) (8) ne z (t) ete mpeanńa acn. Tennea va event eazată c nghl ϕ în ańă, ca mae a caactel nctv al acn. În g. 9 ete pezentat acet lc pent namentala v 0 (t). O altă eenńă ańă e nvetoaele e tenne ete ată e tmpl mot. Realzaea ne + paze înte comana ON a CS ş CS a conce la întepeea că e închee a 0 t ş la apańa ne patenn înemnate: centl ( ) 0(t) L F (t) LF (9) t Pent n nteval e n e ajnge la ctcctaea e V, atel la nvetoaele e cent n e pactcă tmpl mot. Fg. 9 Inveto e cent c molańe în nă eptnghlaă Invetoaele e tenne ş cent e contec ş în vaanta tazată. n exempl e nveto tazat e tenne ete pezentat în g.0. Invetoaele e cent e ealzează aemănăto c moell n g. 0, ma pńn oele antpaalel, a conenatol ete înloct e o bobnă. De aemenea e tlzează toate vaantele e comană PWM. Ca ae e ăpâne, convetoaele e cent nt mnotae, avân în geneal etnań pecale, tct olctate e acnă. 38
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Fg. 0 Inveto e tenne tazat... Invetoae ealzate c ttoae obşnte Acete nvetoae a ot ezvoltate nńal, cân comtatoaele tatce ea ponble pent pte mc. În pezent ma nt tlzate oa la pte ma. Pncpala poblemă a aceto tp e nvetoae contă în ealzaea întepe concńe ttoaelo pnt-o cale exteoaă ş anme ccte L, C c acmlae e enege. Invetoae monoazate e tenne O pmă vaantă e tngee ete cnoctă b nmele e nveto Beo McMay, g., n n nveto c tngee atonomă. Fg. Inveto monoazat Beo McMay 39
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Cctele e tngee nt ealzate n embobnele cplate magnetc L ş capactăńle C,... C 4, entce ca valoae. Se coneă ca în g. că nvetol ete comanat c nă eptnghlaă. Sacna Z ete e tp R+L, ceea ce ace ca vaańa centl e acnă 0 (t) ă e e oma n g.. Pe ntevall [0, t ] nt comanate ttoaele T ş T 4. Pe pml nteval [0, t], 0 (t) < 0, concńa e înche pn oele D ş D 4. Fg. Fomele e nă pent nvetol Beo McMay Pe ntevall [t, t ], T ş T 4 ntă în concńe. Pe înteg ntevall [0, t ], conenatoaele C ş C 4, avân pactc tenne nlă la bone, nt ecăcate. În acelaş tmp, conenatoaele C 3 ş C nt încăcate, c polatatea n een, la valole: C C V (0) 3 În momentl t, cân pmec comana e ntaea în concńe T ş T 3, conenatoaele C 3 ş C e ecacă ap pn ttoae ş embobnele L. Ca mae a cplajl magnetc nte embobne, în anoz ttoaelo T ş T 4 e aplcă tennle e ncńe mtală negatve n embobnele L, ońân eşea n concńe a acetoa. În contnae, concńa ş blocaea e poce aemănăto, nveân-e oll conenatoaelo ş ttoaelo. 40
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Invetol poate olot ş c egmle e comană PWM, c pecańa e ecvenńă e comtae, cae ă pemtă egmle tanzto e încăcae ş ecăcae a capactăńlo. O a oa vaantă e tngee, g.3, ete cnoctă b nmele e nveto McMay, n n nveto c tngee nepenentă. Fg. 3 Invetol McMay Se ecnoaşte meat nvetol monoazat în pnte omat n ttoaele T,, T 4, oele D,, D 4. Cctele acmlatoae e enege L-C nt conectate pent tngeea pn ttoaele axlae T,..., T 4, e ptee mlt ma mcă ecât cele ale nvetol. Schema ete ma avantajoaă ecât cea a nvetol Beo McMay ca mae a aptl că pn ttoaele pncpale cclă nma centl e acnă, centl e comtańe n epne e acnă, a anamentl convee ete peo ca mae a cctl e închee a cenńlo e comtańe. Schema poate ă ncńoneze ş la ecvenńe ma, până la 5 KHz, pecańle n aceleaş ca ma. Invetoae tazate e tenne Pent nvetoaele tazate e tenne e tlzează vaantele monoazate c tngee atonomă a nepenentă, c aaptăle neceae ncńonă tazate. Pent nvetoaele c tngee nepenentă extă ma mlte vaante: C cct e blocae epaat pe ecae ază ş conenato nc Aceată chemă povne e la nvetol monoazat McMay, g. 3, pn aăgaea cel e al telea bań, entc c pmele oă, pent agaea ncńonă tazate. În pncp, ncńonaea nvetol ş popetăńle nt cele ale nvetol McMay. C cct e blocae epaat ş conenato vzat In g.4 ete pezentat nma n bań, coepnzăto aze A e eşe. Celelalte bańe, pent azele B ş C nt entce. FncŃonaea nvetol ete aemănătoae c cea a nvetol McMay. DeenŃa contă în aptl că extă câte n conenato epaat pent blocaea concńe ecă tto pncpal, C, pent T, C pent T. Fg. 4 Inveto c cct e blocae epaat ş conenato vzat 4
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale C cct e blocae ş conenato nc, g. 5. Conenatoaele C 0 a oll e a cea pnctl mean 0 al e V. Ete ec necea ca: C 0 >> C () Ttoaele axlae T,..., T a oll e a conecta a e blocae pe ttoaele 6 pncpale T,..., T6. Vaanta pătează toate popetăńle nvetol McMay. Fg. 5 Inveto e tenne c cct e blocae ş conenato nc Stngeea atonomă e ealzează e aemenea în ma mlte vaante: Schema c conenato e blocae pe ecae ază evă n cea a nvetol Beo McMay, în enl că e completează chema nvetol monoazat n g. c n al telea bań entc pent geneaea aze C. FncŃonaea ete aemănătoae, c eenńa geneă ne comenz tazate, e tp nă eptnghlaă a PWM. Schema c conenato e blocae înte aze ete pezentată în g.6. Dezavantajl pncpal al cheme contă în aptl că nctvtăńle cctelo e încăcae ale conenatoaelo, L,..., L6, nt pace e centl e acnă, ec vo avea o menne mpotantă, a încăcaea conenatoaelo va nlenńată e centl e acnă. Aemănăto e ealzează ş nvetoae e cent c tngee atonomă. Fg. 6 Inveto c conenato e blocae înte aze 4
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale.. CIRCITE DRIVER PENTR INVERTOARE Comana tanztoaelo e ptee n tcta nvetoaelo ete ealzată c ajtol no mole pecalzate nmte vee. Acetea pmec emnale logce e ptee mcă e la molele e comană c eşe PWM, ş ealzează zolaea galvancă pecm ş aaptaea în ptee a aceto comenz neceae comtańe tanztoaelo e ptee. În g. ete pezentată chema bloc e comană a n nveto PWM tazat. Topologa e ońă a nvetoaelo PWM ete ealzată c mole ntegate pecalzate e ptee. În ga e ma jo -a ale pe exemplcae cctele e tp SKM00GBD (00A, 00V) abcate e ma Semkon. Fg. Schema bloc e comană a n nveto PWM tazat Fecae mol ntegează n bań e pnte c oă tanztoae IGBT ş oe în antpaalel. Tennea pent almentaea nvetol PWM ete nzată e o ă e tenne contnă ealzată c ajtol n eeo tazat c oe pevăzt c n lt capactv la eşe. Sa ncle ş n cct e ânae (R, T) c ol e a pa enega vehclată în en nve e nveto atnc cân motol electc ncńonează în egm e ânae. 43
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Pent comana tanztoaelo IGBT nt tlzate cheme cae ncl ntegate a mole pecalzate MGD (MOS Gate Dve). În vaanta nvetol n exempll ale e pot tlza ve-ele ntegate HCPL 36J ale me Hewllet Packa (HP) a molele e comană SKHIA abcate e ma Semkon. Acete vee ntegate pezntă mltple ncń nte cae amntm ncńle e potecńe ş ncńa e epaae galvancă pn ntemel no optocploaelo ape. Semnalele logce pent comana IGBT-lo n topologa nvetol nt nzate e n molato PWM ecat comenz nvetoaelo. Molatol geneează te peech e emnalele PWM complementae c tmp mot coepnzătoae celo te bańe n pntea tazată. Invetol poate tlzat ş în teme e acńonae electcă contolate nmec c ajtol no mcoteme ecate (mcocontolee, poceoae nmece e tp DSP). Acetea nt pevăzte c pople lo molatoae PWM. Deoaece tanztoaele IGBT nt e ptee mae, înte eşea ntegatl ve-l ş gla MOS a emconctol e oloeşte n etaj e amplcae cae poate Ńne mpl e cent mpotante pent încăcaea ş ecăcaea apă a capactăń gle. Etajl ete ealzat c o peeche e tanztoae bpolae complementae cae pot pela cenń e colecto e până la 5 A. Tanztol bpola e eche atnc cân la eşea ntegatl pecalzat apae n potenńal cat. În acet el va la naştee n pl e cent a că ampltne ete lmtată e o eztenńă. Sacnle electce tanpotate e acet cent vo încăca ap capactatea e glă a IGBT-l c o tenne poztvă ş îl va eche. C cât ampltnea pll e cent va ma mae c atât tmpl e ntae în concńe a IGBT-l va ma ct. Blocaea IGBT-l ete nńată atnc cân emnall e eşe coboaă pe valo negatve. Atel, ete a în concńe tanztol bpola complementa cae va ecăca ap acnle acmlate în capactatea e glă, blocân IGBT-l. Pent ganńa ncńonă nvetol e oloeşte n bloc pecalzat e potecńe ş e tatae a eectl. Acet bloc ae oll e a montoza centl n cctl ntemea e c.c., e a actva pe cale optcă potecńa acă valoaea centl epăşeşte n anmt pag (potecńa la pacent), e a pela ş memoa tańle e eect, pecm ş e a bloca emnalele e comană a IGBT-lo atât tmp cât cctl e memoae eńne eectl. Cân ete etectat n pacent pn IGBT e eclanşează o ecvenńă e avae pn cae tanztol e ptee ete blocat ma lent pent a e evta patenn ma e comtańe. Smltan va tanm n emnal e eect căte n ntegat pecalzat ş în acelaş tmp va aletată tcta eahc peoaă e extenńa n eect pnt-n emnal logc FALT. De aemenea extă n cct e paveghee watch og pvn căeea tenn e almentae. Pe ata blocă vote a IGBT-l, cctl e etecńe al eectl ete ezactvat pent a peven etecńa no ale tań e avae..3. Flte.3.. GenealtăŃ Coneăm că acna ete cea ltată în g., ne e 0 ete o tenne noală e ecvenńă, atnc centl e eşe 0 va tot noal, eazat c ϕ ańă e tenne: I n( ω t ). () 0 0 ϕ 44
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Fg. Flte tlzate în tcta nvetol Pe patea e almentae, ltl va eńne toate componentele e înaltă ecvenńă ale centl e ntae, a ( t) va ămâne oa c componentele e joaă ecvenńă, ceea ce ne pemte ă cem: ( t) 0 ( t) 0 ( t) 0 n ωt I 0 n( ωt ϕ), () ne: ş 0I ( t) I I 0 0I co ϕ co(ω t ϕ), 0 co(ω t ϕ) 0I 0 I coϕ, (4) 0I 0 I. (5) EcaŃa (3) aată că în expea centl abobt e la eeo găm oă componente, ş anme: - o componentă contnă, cae ete eponablă e tanel pte e la eeo la conmato; - o componentă altenatvă, c ecvenńa e oă o ma mae ecât ecvenńa namentale. În ealtate, poteza mplcatoae că tennea ată e eeo ete contantă, n ete epectată. Tennea contnă e almentae a nvetol e obńne pn eeae ş ltae c o capactate e valoae mae, cae n poate epăş o anmtă lmtă, eoaece poate pne în pecol oele eeoae la conectae. (3).3.. Convetoae e ecvenńă necte Convetoaele e ecvenńă necte conńn o legătă ntemeaă în tenne contnă înte eşea n conveto pe patea e almentae c ntaea n conveto (cae ncńonează, e eglă, ca nveto) pe patea acn. Atât în congańa c cct ntemea e cent contn e cent, cât ş cea cct ntemea e tenne contnă, legăta ntemeaă conńne n lt cae ecplează centl a tennea eńele e almentae e eńeaa acn. 45
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Dn aceată cază cele oă ecvenńe namentale (cea a e ş cea npe acnă) nt mtal ecplate. Da n lt eal n extă, atel încât extă întotena n anmt ga e cplae. Dept conecnńă, componente e cent, aocate acn, nt pezente în cctl ntemea ş componente ale acetoa nt pezente ş pe patea e almentae. Acete componente nt bamonce ş nteamonce în apot c ecvenńa teml e almentae, aşa cm e va pezenta în contnae. Inveto comanat e centl e acnă Avân în veee tehnca e comtae a emconctoaelo, acete convetoae nt clacate ca n c comtae nectă în ecvenńă. n conveto e ecvenńă ete alcătt n oă pnń tazate P ş P ş o legătă ntemeaă în cent contn, c bobnă (e nctanńă L ga ). na nte pnń lcează în egm e eeo, a cealaltă în egm e nveto, ncńle lo n ntechmbable. Fg. Conveto e ecvenńă nect c nveto comanat e acnă PezenŃa celo oă pnń eeoae almentate e la oă teme c ecvenńe ete ce la apańa, în legăta e cent contn a n cent molat e cele oă ecvenńe: ş. Fecae nte convetoae va cea, pe legăta e cent contn, componente necaactetce cae vo ce la apańa no amonc necaactetce în zona tenn altenatve, atât pe patea acn, cât ş în eńeaa e almentae. Componentele pe legăta e cent contn: pent teml : pk, k 0,,,... pent teml : pn, n 0,,,... ne: - p, p nmăl pllo convetol P, epectv P; - ecvenńa namentală a teml (eńeaa e almentae) [Hz]; - ecvenńa namentală a teml (acna) [Hz]. FncŃonaea convetol P va etemna amonc caactetce e cent în eńeaa e almentae cae a mătoaele ecvenńe: ( p k, k,,... hh, cha ± ) În pl, vo apăea componente aocate c componentele poe e P ş în legăta e cent contn. n et complet al ecvenńelo componentelo centl n eńeaa electcă e almentae poate c atel : ecvenńele centl n eńeaa e almentae (tem ) hh, cha ( pk ± ) ± pn ne: k 0,,,... ş n 0,,,... Coneân că n 0, pent k 0,,, vom obńne angl amonclo pent o congańe ată a convetol P. Componentele etemnate pent k cont ş n 0 nt benzle aacente ecvenńelo caactetce ale nvetol. Fecae amoncă caactetcă, e exempl pent o pnte c şae pl c amoncle e ang n, 5, 7,. ae pople ale benz lateale, aşa cm ete ltat, în ga 3, pent amonca a 5-a. 46
Pogam PN II: Pateneate n omen potae Contact n. 6/0.08.0 Etapa : Fnamentaea teoetca a tehnclo e comana nmeca hba pent convetzoaele tlzate n actonale eglable pent aplcat ntale Pma peeche e nteamonc, cae apae în vecnătatea componente namentale, acă cele c ecvenńele ± p, ae ampltnea cea ma mae. InctanŃa bobne e pe legăta e cent contn ae o nlenńă emncatvă apa nvell nteamonclo. n exempl e tem e acńonae avân o ă nveto c cct ntemea e cent contn ete teml e ecpeae tatcă a pte e alnecae. Fg. 3 Benzle lateale aacente amonc caactetce 5 pent convetoae c 6 pl P ş P Invetoae almentate c tenne Pent nvetoaele almentate c tenne (g.4) nt peomnante, e aemenea, amoncle caactetce ale convetol P. Benzle lateale, c ecvenńele etemnate e nmăl e pl ale convetol P, apa în vecnătatea ecvenńelo caactetce ale l P, acă: ( p k ± ) ± pn pent k 0,,,... ş n 0,,,... În majotatea cazlo, amoncle necaactetce epezntă componente oate mc ale centl e almentae. Detemnaea nmecă a amonclo centl e almentae ş a valolo nteamonclo cee o analză pecă a ecvenńe convetol nclzân ş acna a nomań e la pocăto. Anmte convetoae conńn n cct e ntae c eeo contolat ncńonân la o ecvenńă e comtae cae n ete n înteg al ecvenńe e almentae. Aceată ecvenńă poate contantă a vaablă, epnzân e mol în cae a ot poectat contoll convetol. Convetoaele c cct ntemea e tenne contnă c molae PWM a eeol e ntae poc componente e cent c ecvenńa e comtae a elementelo c emconctoae ş amonc, cae n nt nconzate c ecvenńa e almentae. În mo nomal, ele nt tate în gama e la câteva te e Hz până la câteva zec e khz. Fg. 4 Dagama chematcă a convetol e ecvenńă c cct ntemea e tenne contnă 47