UKŁADY

UKŁADY

ENERGOELEKTRONICZNE

ENERGOELEKTRONICZNE

W GRZEJNICTWIE

W GRZEJNICTWIE

Falownik szeregowy

Cz. V.

Na poprzednich wykładach (1)

Na poprzednich wykładach (1)

Ł

3

Ł

2

L

O

R

O

C

S

i

D

4

C

d

U

d

Ł

1

D

1

Ł

4

D

2

D

3

u

C

u

O

Schemat falownika napięcia z diodami zwrotnymi

Kończymy omawianie falownika szeregowego

Kończymy omawianie falownika szeregowego

mostkowego z diodami zwrotnymi

mostkowego z diodami zwrotnymi

Na poprzednich wykładach (2)

Na poprzednich wykładach (2)

1.

Moc bardzo silnie zależy

od 

s

/ 

o

oraz 

o

/ 

o

.

2.

Niebezpiecznym punktem

pracy może być 

s

/ 

o

=1

przy małej wartości 

o

/



o

- wtedy prąd bardzo

rośnie i może nastąpić

uszkodzenie elementów.

3.

Moc można zmieniać

przez zmianę pulsacji

sterowania 

s

(okresu

sterowania T

s

) i to w

bardzo szerokich

granicach.

4.

Przy stałej wartości T

s

zmiana parametrów

obwodu powoduje zmianę



o

/ 

o

oraz 

s

/ 

o

, a tym

samym zmianę mocy.

P

r

ą

d



















o

s

sw

f

I





w

z

a

l

e

ż

n

o

ś

c

i

o

d

p

a

r

a

m

e

t

r

u

o

o





Moc falownika

Moc falownika

P

w

= I

sw

Na

Na

poprzednich

poprzednich

wykładach (3)

wykładach (3)

a)

tryb 1

d)

tryb 4

b)

tryb 2

c)

tryb 3

e)

tryb 5

t [ s ]

Porównanie przebiegów i(t) oraz u

c

(t) w różnych trybach pracy falownika.

Wszystkie
przypadki dotyczą
tego samego
falownika – różna
jest tylko
częstotliwość f

s

przełączania
łączników

Przebiegi w różnych

Przebiegi w różnych

trybach w

trybach w

jednakowej skali

jednakowej skali

Na poprzednich wykładach (4)

Na poprzednich wykładach (4)

Względny czas
przewodzenia
diod















o

s

dw

f

t





o

o





w zależności
od
parametru

Regulacja mocy falownika tyrystorowego (1)

Regulacja mocy falownika tyrystorowego (1)

2

T

t

o

2

dw























o

s

dw

f

t





Wykorzystując
zależności

oraz















o

s

sw

f

I





można narysować wykres

 

dw

sw

t

f

I 

P

r

ą

d

 

dw

sw

t

f

I



w

z

a

l

e

ż

n

o

ś

c

i

o

d

p

a

r

a

m

e

t

r

u

o

o





Regulacja mocy falownika tyrystorowego (2)

Regulacja mocy falownika tyrystorowego (2)

Na poprzednich wykładach (5)

Na poprzednich wykładach (5)

Zmiana parametrów wsadu z

Zmiana parametrów wsadu z

temperaturą (1)

temperaturą (1)

P rz y k łado w a zależ no ść p aram etró w o bw o d u rez o nanso w ego o d tem peratu ry

dla w sadu ferro m agn ety czn ego

na po dsta w ie: R o da c ki T : , M a ko sz A .: „ Stero w a nie fa lo w nika p rą du do na grzew a nia ......”

]

[ C





]

[ C





]

[



o

R

]

[ H

L

o



(

1*

)

 



f

L

R

o

o



,

Zmiana parametrów wsadu z

Zmiana parametrów wsadu z

temperaturą (2)

temperaturą (2)

]

[ C





]

[ C





Z

a

l

e

ż

n

o

ś

ć

p

a

r

a

m

e

t

r

ó

w



o

o

r

a

z



o

o

d

t

e

m

p

e

r

a

t

u

r

y

,

 







f

o

o



,

o



o



Zmiana parametrów wsadu z

Zmiana parametrów wsadu z

temperaturą (3)

temperaturą (3)

]

[ C





Z

a

l

e

ż

n

o

ś

ć

p

a

r

a

m

e

t

r

u

o

o





o

d

t

e

m

p

e

r

a

t

u

r

y

,

 







f

o

o



o

o





(

1a*

)

Zmiana parametrów wsadu z

Zmiana parametrów wsadu z

temperaturą (4)

temperaturą (4)

Zostanie zasymulowana praca

falownika przy:

–

f

s

= const,





s

/ 

o

= const

Odpowiednie obliczenia – ćwiczenie C6

Sterowanie przy stałej wartości

Sterowanie przy stałej wartości

f

f

s

s

(1)

(1)

o

s





w

P

]

[ C





]

[ C





Początkowa wartość 

s

/ 

o

= 0,84

(

2*

)

Sterowanie przy stałej wartości

Sterowanie przy stałej wartości

f

f

s

s

(2)

(2)

Początkowa wartość 

s

/ 

o

= 1,0

(

3*

)

o

s





w

P

]

[ C





]

[ C





Sterowanie przy stałej wartości

Sterowanie przy stałej wartości

f

f

s

s

(3)

(3)

Początkowa wartość 

s

/ 

o

= 1,2

(

4*

)

o

s





w

P

]

[ C





]

[ C





Sterowanie przy stałej wartości

Sterowanie przy stałej wartości

f

f

s

s

(4)

(4)

Wnioski:

• ze zmianą temperatury zmieniają się



o

oraz 

s

/ 

o

,

• powoduje to zmiany mocy z temperaturą,
• przebieg mocy zależy od częstotliwości

sterowania f

s

,

• przy takim sterowaniu „brak kontroli” nad

mocą,

• takie sterowanie nie jest praktycznie

stosowane,

• przy wsadach nieferromagnetycznych

zmiany mocy
z temperaturą są znacznie mniejsze.

Sterowanie przy stałej wartości

Sterowanie przy stałej wartości





s

s

/

/





O

O

(1)

(1)



s

/ 

o

= 0,94

(

5*

)

w

P

]

[ C





]

[ C





]

[kHz

f

s

Przy takim sterowaniu f

s

zmienia się z temperaturą

tak samo jak



o

Sterowanie przy stałej wartości

Sterowanie przy stałej wartości





s

s

/

/





O

O

(2)

(2)



s

/ 

o

= 1,0

Przy takim sterowaniu f

s

zmienia się z temperaturą

tak samo jak



o

w

P

]

[ C





]

[ C





]

[kHz

f

s

Sterowanie przy stałej wartości

Sterowanie przy stałej wartości





s

s

/

/





O

O

(3)

(3)

Wnioski:

• ze zmianą temperatury zmieniają się



o

oraz 

s

,

• powoduje to zmiany mocy z temperaturą,
• zmiany mocy przy takim sterowaniu są też

znaczące, ale mniejsze, niż przy sterowaniu
ze stałym f

s

,

• te zmiany wynikają ze zmiany



o

/ 

o

[9],

• są największe przy



s

/ 

o

= 1.

Sterowanie przy stałej mocy

Sterowanie przy stałej mocy

Takie sterowanie wymaga zmian zarówno f

s

, jak i



s

/ 

o

,

Nie jest trudne do zrealizowania w praktyce:

• przy stałym napięciu zasilającym należy

tak sterować, aby utrzymywać stałą
wartość prądu wejściowego falownika.

„

„

Twarde”

Twarde”

przełączanie

przełączanie

łączników

łączników

1. Uproszczony

schemat
twardego
przełączania
łączników (

1*

,

2*

)

2. Twarde

przełączanie
tranzystora
MOSFET

„

„

Twarde” wyłączanie diody

Twarde” wyłączanie diody

1

4









S

t

dt

di

t

dt

di

I

rr

R

R

rr

S

dt

di

Q

I

R

rr

rr





1

2

4

5

t

t

S

Warunki przełączania kluczy w falowniku -

Warunki przełączania kluczy w falowniku -

sposób sterowania 2

sposób sterowania 2

Ł

3

Ł

2

L

O

R

O

C

S

i

D

4

C

d

U

d

Ł

1

D

1

Ł

4

D

2

D

3

u

C

u

O

Schemat falownika napięcia z diodami zwrotnymi

(

3*

)

Przełączanie ZCS

Wada: duże napięcie na
łączniku w chwili jego
załączania

Warunki przełączania kluczy w falowniku -

Warunki przełączania kluczy w falowniku -

sposób sterowania 1

sposób sterowania 1

Napięcia na
nieprzewodzącyc
h łącznikach (

4*

)

Warunki przełączania – podobne jak w sposobie 2,
nawet nieco korzystniejsze, ponieważ oraz

d

T

U

U 

'

d

T

U

U 

'

'

Warunki przełączania kluczy w falowniku -

Warunki przełączania kluczy w falowniku -

sposób sterowania 4

sposób sterowania 4

(

5*

)

0

t

1

t

2

t

i

T

s

=T

o

Przebieg prądu w falowniku napięcia z diodami zwrotnymi w trybie 4

Przełączanie ZCS

Warunki przełączania kluczy w falowniku -

Warunki przełączania kluczy w falowniku -

sposób sterowania 3

sposób sterowania 3

(

6*

)

1. Bardzo niekorzystne warunki przy załączaniu

tranzystorów:

• „twarde” przełączanie,

• wsteczny prąd diody dodaje się do prądu

tranzystorów.

2. Korzystne warunki przy wyłączaniu tranzystorów:

• naturalna komutacja prądu z tranzystora na

diodę.

Warunki przełączania kluczy w falowniku -

Warunki przełączania kluczy w falowniku -

sposób sterowania 5

sposób sterowania 5

(

7*

)

1. „Twarde” wyłączanie tranzystorów:
2. Korzystne warunki przy załączaniu

tranzystorów:

• naturalna komutacja prądu z diody na

tranzystor.

26

Dziękuję

Dziękuję

za uwagę

za uwagę

Radosnych Świąt

Radosnych Świąt

Zmartwychwstania Pańskiego

Zmartwychwstania Pańskiego