POLITECHNIKA POZNAŃSKA
Laboratorium Energoelektroniki. Ćwiczenie nr 3 Temat: Zasilacz z sinusoidalnym prądem linii.
Rok akademicki: 2007/2008 Wydział Elektryczny Studia dzienne inżynierskie Nr grupy: E4
Uwagi:

1. Wstęp i cel ćwiczenia:

W większości, klasyczne układy napięcia stałego, np. tyrystorowe przekształtniki sieciowe o sterowaniu fazowym, cechuje mała wartość współczynnika mocy oraz duże odkształcenie przebiegu prądu pobieranego z sieci zasilającej.

W najprostszych rozwiązaniach, przekształtnik połączony z linią zasilającą ma strukturę mostka diodowego. Do zacisków wyjściowych takiego przekształtnika są podłączone kondensatory o dużych pojemnościach zapewniających filtrację napięcia wyprostowanego. Cykliczne doładowywanie kondensatora jest również przyczyną dużego odkształcenia prądu pobieranego z sieci i małej wartości współczynnika mocy ().

Dla polepszenia kształtu prądu pobieranego z sieci zasilającej stosuje się elementy pasywne (dławiki i kondensatory) w postaci odpowiednio dobranych filtrów na wejściu (po stronie zasilania) oraz wyjściu układu. Mogą one polepszać kształt prądu i współczynnika mocy układu, przy takim samym (w przybliżeniu) współczynniku sprawności, jednak zwiększają koszt i wielkość układu, a także w dużym stopniu uzależniają napięcie wyjściowe od zmian napięcia zasilania oraz parametrów obciążenia.

Znacznie lepsze właściwości mają układy, w których pomiędzy prostownikiem niesterowanym a kondensatorem filtru włączone są przekształtniki DC/DC, wykorzystujące tranzystory sterowane metodą modulacji szerokości impulsów. Układy takie, nazywane zasilaczami impulsowymi AC/DC są stosowane coraz częściej do zasilania różnego rodzaju urządzeń elektronicznych, komputerów, ładowarek akumulatorów itp.

Schemat układu pomiarowego:

1. Przebieg ćwiczenia:

G	THDi
0,011	5,28
0,108	0,58
0,205	0,23
0,302	0,17
0,399	0,13
0,496	0,12
0,543	0,13
0,69	0,064
0,787	0,062
0,88	0,057
c=	0,00333

ZDJĘCIA OSCYLOGRAMÓW:

G = 0,011

G = 0,108

G = 0,880

1. Wnioski:

Zadaniem impulsowych przekształtników AC/DC jest głównie: stabilizacja napięcia wyjściowego na zadanym poziomie, przy minimalnej zawartości składowej przemiennej (minimalne tętnienia), odporność na zmiany napięcia zasilającego (sieciowego) oraz prądu obciążenia. Układy te powinny umożliwiać regulację napięcia w zadanych granicach, a także utrzymywać napięcie wyjściowe na określonym poziomie, gdy napięcie wejściowe zanika częściowo lub całkowicie na określony czas. Powinny także cechować się małymi wymiarami i ciężarem oraz dużą sprawnością. Dodatkowo prąd źródła zasilającego taki układ powinien mieć przebieg prawie sinusoidalny, nie przesunięty w stosunku do przebiegu napięcia.

Realizacja tych wymagań powoduje, że przekształtniki impulsowe aktywnie kształtujące prąd zasilający muszą pracować jako układy zamknięte (z odpowiednimi sprzężeniami zwrotnymi).

W ćwiczeniu zauważamy że wraz ze wzrostem wartości transkonduktancji G która jest miarą nachylenia charakterystyki sterowania uzyskiwaliśmy (mylnie można by było stwierdzić ze za jej pomocą można zmieniać wartość obciążenia lub też napięcia wyjściowego z powodu tego że wartość napięcia wyjściowego odbiornika nie została objęta algorytmem sterowania ) większą liczbę przełączeń sterownika i tym samym mniejszy THDi w prądzie sieci napięcie odbiornika było bardziej zbliżone do przebiegu sinusoidalnego, a z załączonych przebiegów czasowych zauważyć można bezpośrednie zwiększenie zawartości pierwszej harmonicznej w prądzie). Badany przez nas układy był regulatorem histerezowym charakteryzujący się prostym przebiegiem sterowania i zmienną częstotliwością przełączeń elementów półprzewodnikowych co zresztą można zobrazować na powiększonych zrzutach symulacji.

Działanie układu zakłada sytuację że napięci sieci nie jest odkształcone i że układ nie wnosi harmonicznych do tegoż to napięcia sieci. Przebieg charakterystyki THDi w funkcji współczynnika nachylenia G przebiega zgodnie z zależnością ponieważ zwiększenie wartości transkonduktancji G powodowało zwiększanie wielkości zadaniej i w efekcie zwiększoną liczbę przerzutów komparatora i zmniejszanie THDi.