Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
T. Tarczewski
2
PROSTOWNIKI PWM Z OBWODEM
PROSTOWNIKI PWM Z OBWODEM
POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
Trójfazowy prostownik PWM
strategia
sterowania
technika
modulacji
zmienne stanu
zasilanie
AC
filtr
wejściowy
prostownik
PWM
filtr
DC
obciążenie
rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005
T. Tarczewski
3
PROSTOWNIKI PWM Z OBWODEM
PROSTOWNIKI PWM Z OBWODEM
POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
Trójfazowy prostownik PWM – tabela dozwolonych stanów
Stan
Stan
rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005
T. Tarczewski
4
Techniki modulacji
✔
uzyskanie kształtu prądów sieciowych zbliżonych do
sinusoidalnego wymaga zastosowania zbioru znormalizowanych
prądów referencyjnych AC (i
c
)
✔
przeprowadzenie uproszczonej analizy wymaga przyjęcia
założenia dotyczącego stałej wartości prądu DC (i
dc
= I
dc
)
PROSTOWNIKI PWM Z OBWODEM
PROSTOWNIKI PWM Z OBWODEM
POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
T. Tarczewski
5
Techniki bazujące na sygnale nośnym
TECHNIKI MODULACJI DLA PROSTOWNIKÓW PWM Z
TECHNIKI MODULACJI DLA PROSTOWNIKÓW PWM Z
OBWODEM POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
OBWODEM POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005
T. Tarczewski
6
Selektywna eliminacja harmonicznej (SHE)
TECHNIKI MODULACJI DLA PROSTOWNIKÓW PWM Z
TECHNIKI MODULACJI DLA PROSTOWNIKÓW PWM Z
OBWODEM POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
OBWODEM POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005
T. Tarczewski
7
Selektywna eliminacja harmonicznej (SHE)
TECHNIKI MODULACJI DLA PROSTOWNIKÓW PWM Z
TECHNIKI MODULACJI DLA PROSTOWNIKÓW PWM Z
OBWODEM POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
OBWODEM POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005
T. Tarczewski
8
Modulacja metodą wektora przestrzennego
TECHNIKI MODULACJI DLA PROSTOWNIKÓW PWM Z
TECHNIKI MODULACJI DLA PROSTOWNIKÓW PWM Z
OBWODEM POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
OBWODEM POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
I
c
=
[
i
c α
i
c β
]
i
c α
=
2
3
[
i
ca
−
1
2
(
i
cb
+
i
cc
)
]
i
c β
=
1
√
3
(
i
cc
−
i
cb
)
Wektor przestrzenny:
T. Tarczewski
9
Modulacja metodą wektora przestrzennego
TECHNIKI MODULACJI DLA PROSTOWNIKÓW PWM Z
TECHNIKI MODULACJI DLA PROSTOWNIKÓW PWM Z
OBWODEM POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
OBWODEM POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
T
i
=
T
s
̂I
c
sin
(
π
3
−θ
)
T
i +1
=
T
s
̂I
c
sinθ
T
z
=
T
s
−
T
i
−
T
i +1
Zależności czasowe:
długość wektora I
c
okres próbkowania
czas załączenia
wektora zerowego
T. Tarczewski
10
MODULACJA METODĄ WEKTORA PRZESTRZENNEGO
MODULACJA METODĄ WEKTORA PRZESTRZENNEGO
– PRZEBIEGI CZASOWE
– PRZEBIEGI CZASOWE
sygnały modulujące
stan łącznika
prąd AC
widmo prądu AC
rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005
T. Tarczewski
11
Podsumowanie
TECHNIKI MODULACJI DLA PROSTOWNIKÓW PWM Z
TECHNIKI MODULACJI DLA PROSTOWNIKÓW PWM Z
OBWODEM POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
OBWODEM POŚREDNICZĄCYM PRĄDU STAŁEGO
Zalety
Wady
Selektywna eliminacja
harmonicznej (SHE)
− niska częstotliwość
przełączania
− możliwa eliminacja wybranych
harmonicznych
− wyższe THD
− bardzo złożony algorytm –
konieczność
przechowywania dużej
liczby danych w tablicy
Modulacja wektora
przestrzennego
− niskie THD
− łatwa implementacja w
systemach cyfrowych
− wysoka częstotliwość
kluczowania
− złożony system sterowania
− niewygodna w topologiach
wielopoziomowych
Modulacja klasyczna
− niskie THD
− łatwa implementacja w
systemach analogowych
− łatwa implementacja w
topologiach wielopoziomowych
− wysoka częstotliwość
przełączania
T. Tarczewski
12
Napęd elektryczny o regulowanej prędkości obrotowej ze
źródłem prądu stałego
PROSTOWNIKI PWM Z OBWODEM POŚREDNICZĄCYM
PROSTOWNIKI PWM Z OBWODEM POŚREDNICZĄCYM
PRĄDU STAŁEGO – PRZYKŁADOWE APLIKACJE
PRĄDU STAŁEGO – PRZYKŁADOWE APLIKACJE
Źródło
AC
Filtr
wejściowy
Prostownik
PWM
Obwód
DC
Falownik
PWM
Filtr
wyjściowy
Obciążenie
rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005
T. Tarczewski
13
Falownik prądu dużej mocy z dwoma połączonymi szeregowo
prostownikami PWM
PROSTOWNIKI PWM Z OBWODEM POŚREDNICZĄCYM
PROSTOWNIKI PWM Z OBWODEM POŚREDNICZĄCYM
PRĄDU STAŁEGO – PRZYKŁADOWE APLIKACJE
PRĄDU STAŁEGO – PRZYKŁADOWE APLIKACJE
Źródło
AC
Transformator
wejściowy
Prostowniki
PWM
Obwód
DC
Falownik
PWM
Filtr
wyjściowy
Obciążenie
rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005
T. Tarczewski
14
Podsumowanie
PROSTOWNIKI PWM
PROSTOWNIKI PWM
Zalety
Wady
1-fazowy prostownik
PWM z obwodem
pośredniczącym
napięcia stałego
− łatwe sterowanie
− łączniki energoelektroniczne
mniejszej mocy
− pulsacje napięcia w
obwodzie DC
3-fazowy prostownik
PWM z obwodem
pośredniczącym
napięcia stałego
− brak harmonicznych w
obwodzie DC
− przy braku sygnałów
sterujących może pracować
jako prostownik diodowy
− może pracować przy braku
obciążenia
− złożona i droższa struktura
sterowania
− zakłócenia
elektromagnetyczne (EMI)
− wysokie napięcie obwodu
DC
− nie może pracować przy
zwartym obciążeniu
3-fazowy prostownik
PWM z obwodem
pośredniczącym prądu
stałego
− brak kondensatora w
obwodzie DC
− zredukowane zakłócenia
elektromagnetyczne (EMI)
− może pracować przy zwartym
obciążeniu
− skłonność
pojemnościowego filtra
wejściowego do rezonansu
− konieczność podawania
sygnałów sterujących
− nie może pracować przy
braku obciążenia