Politechnika Śląska

w Gliwicach

Wydział Elektryczny

Kierunek : elektrotechnika.

Rok akademicki 2011/2012.

Semestr VI

Sprawozdanie

ćwiczenie laboratoryjne z Energoelektroniki:

Tranzystorowy falownik szeregowy

sekcja 5

grupa 2

Wierzbowski Paweł

Laskowski Krzysztof

Nandzik Paweł

Krinke Damian

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania tranzystorowego falownika napięcia z szeregowym obwodem rezonansowym, z metodami sterowania mocy wyjściowej oraz charakterystykami sterowania mocy wyjściowej.

W ogólnym przypadku falowniki służą do przetwarzania prądu stałego na zmienny o częstotliwości dostosowanej do właściwości odbiornika energii, a niezwiązanej z częstotliwością. W naszym przypadku mieliśmy do czynienia z falownikiem szeregowym. Zawierał on 4 przełączniki zwierane parami. Przełącznikami tymi były tranzystory sterowane impulsami o żądanej częstotliwości. Częstotliwość ta może być zmieniana w pewnym zakresie ograniczonym od góry przez właściwości dynamiczne elementów przełączających oraz wydzielającą się w nich moc, decydującą o ich nagrzewaniu się.

Falownik szeregowy

Rys. 1. Schemat tranzystorowego falownika szeregowego rezonansowego.

2. Przebiegi czasowe:

1. Dla częstotliwości rezonansowej f~1kHz:

Rys. 2. Przebieg napięcia głównego u oraz i przy charakterystycznych wartościach częstotliwości sterowania f_s.

2. Dla częstotliwości ~1/2 częstotliwości rezonansowej f~500Hz:

Rys. 3. Przebieg napięcia głównego u oraz i przy charakterystycznych wartościach częstotliwości sterowania f_s.

3. Dla częstotliwości ~1/3 częstotliwości rezonansowej f~200Hz:

Rys. 4. Przebieg napięcia głównego u oraz i przy charakterystycznych wartościach częstotliwości sterowania f_s.

4. Dla częstotliwości mniejszej od rezonansowej f~750Hz:

Rys. 5. Przebieg napięcia głównego u oraz i przy charakterystycznych wartościach częstotliwości sterowania f_s.

5. Dla częstotliwości większej od rezonansowej f~1,5kHz:

Rys. 6. Przebieg napięcia głównego u oraz i przy charakterystycznych wartościach częstotliwości sterowania f_s.

3. Tabele

Tabela1

F [Hz]	Io [A]	F [Hz]	Io [A]	F [Hz]	Io [A]
200	0,96	925	3,56	1200	2,72
300	1,19	950	3,79	1250	2,41
400	1,12	975	3,98	1300	2,14
500	0,97	1000	4,06	1350	1,95
600	1,17	1020	4,07	1400	1,78
700	1,57	1050	3,91	1500	1,54
750	1,87	1070	3,80	1600	1,32
800	2,25	1100	3,53	1700	1,19
850	2,72	1125	3,33	1800	1,06
875	3,00	1150	3,08	1900	0,93
900	3,27	1175	2,97	2000	0,90

Rezonans wystąpił dla F=1020 [Hz], I_o=4,07 [A]

Rys. 7. Tabela pomiarowa sterowania prądu wyjściowego przy zmianie częstotliwości.

Tabela2 Tabela3

1000 [Hz]
Φ [° el]	Io [A]
10	4,01
20	3,87
30	3,61
40	3,27
50	2,84
60	2,34
70	1,78
80	1,17
90	0,53
100	0,01
800 [Hz]
Φ [° el]	Io [A]
10	2,22
20	2,13
30	1,99
40	1,80
50	1,57
60	1,30
70	1,00
80	0,66
90	0,32
100	0,08

Rys. 8, 9. Tabele pomiarowe sterowania prądu wyjściowego przy zmianie kąta sterowani.

4. Charakterystyki

Rys.7. Charakterystyka sterowania mocy wyjściowej falownika szeregowego.

Metoda częstotliwościowa.

Rys.8. Charakterystyka sterowania mocy wyjściowej falownika szeregowego.

Metoda modulacji szerokości impulsów PWM.

5. Wnioski:

W badanym układzie dla przełączeń pojawiają się w skutek komutacji oscylacje gasnące. Duży wpływ na oscylacje ma charakter pojemnościowo-indukcyjny odbiornika. Im większa składowa rezystancji tym oscylacje są mniejsze. Dla częstotliwości kluczującej równej częstotliwości rezonansowej odbiornika układ działa poprawnie - uzyskuje się pełną sinusoidę. Gdy częstotliwość rezonansowa jest mniejsza od kluczującej odbiornik pobudzany jest do drgań własnych (powstają oscylacje). Natomiast, gdy częstotliwość rezonansowa jest większa od kluczującej to układ także pobudzałby się do oscylacji, ale nie pozwala mu na to klucz, który zmienia polaryzację napięcia.

Na podstawie powyższych rozważań można wywnioskować, że jedynym poprawnym stanem pracy jest praca przy rezonansie - takiej samej częstotliwości kluczowania, co częstotliwość prądu.

4

---