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