falownik napiecia, Studia, Napędy elektryczne, od marcina, ne, 1Napędy elektryczne, Napędy elektryczne, falowniki


0x01 graphic

Akademia
Górniczo-Hutnicza

LABORATORIUM
ENERGOELEKTRONIKI

PRZEDMIOT:

ENERGOELEKTRONIKA

Temat ćwiczenia:

3-fazowy tranzystorowy falownik napięcia z modulacją impulsową

wykonał :

Damian Stypa

Wydział

EAIiE

Rok III

2007/2008

Grupa:

A5

Data wykonania ćwiczenia:

29.05.08r.

Data zaliczenia:

Ocena:

Uwagi:

  1. Cel

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z działaniem i możliwościami regulacyjnymi 3- fazowego tranzystorowego falownika napięcia z modulacją impulsową.

  1. Wstęp

Falowniki napięcia są urządzeniami do zmiany napięcia stałego na przemienne. Częstotliwość zmienionego napięcia jest dostosowana do odbiornika energii. Zasada działania falowników opiera się na okresowym dołączaniu i odłączaniu obciążenia do źródła napięcia stałego, którym są zasilane.

Za przełączenie mogą być odpowiedzialne:

Nie stosuje się już praktycznie tyrystorów SCR z powodu braku pełnej kontroli nad elementami tego typu.

Falowniki wytwarzają napięcie wyjściowe o regulowanej częstotliwości, umożliwiają regulację wartości napięcia wyjściowego jako wartość skuteczna podstawowej harmonicznej tego napięcia oraz umożliwiają redukcję zawartości wyższych harmonicznych w napięciu wyjściowym (głównie wyższych harmonicznych niskich rzędów w przypadku zasilania silników asynchronicznych).

0x08 graphic
Układy te znalazły zastosowanie min. przy regulacji obrotów oraz momentu silników asynchronicznych. W celu ograniczenia strat w silniku, podczas ww. zmian ich parametrów, istnieje potrzeba utrzymania stosunku napięcia do częstotliwości na stałym poziomie dlatego też stosuję się falowniki.

  1. Zasada działania falownika

Schemat 1-fazowego tranzystorowego falownika napięcia

Tranzystory są załączane parami Ł1 z Ł4 oraz Ł3 z Ł2. Falownik próbuje szybko pobrać energię ze źródła w tym celu w obwodzie pośredniczącym jest kondensator o dużej pojemności.

Jak wynika ze schematu każdy wyłącznik jest zmostkowany diodą w układzie odwrotnie równoległym. Cykliczne przełączanie par łączników Ł14 i Ł23, pozwala na osiągnięcie przebiegów napięcia i prądu widocznych na poniższych przebiegach.

0x08 graphic

0x08 graphic
W układzie tym zastosowane diody, działają podczas wyłączania par łączników, służą do rozładowania energii jaka została zgromadzona w elementach indukcyjnych. W przeciwnym wypadku przy otwartych łącznikach byłoby napięcie określone wzorem 0x01 graphic
, co z pewnością spowodowałoby uszkodzenie tych elementów. Straty na nich mają niewielki wpływ z ekonomicznego punktu widzenia w porównaniu ze stratami związanymi ze zniszczeniem naszych łączników.

Najczęściej wykorzystywany układ trójfazowego falownika napięcia, składa się z trzech gałęzi, po jednej dla każdej fazy. W falowniku 3-fazowym przebiegi napięcia dla każdej fazy są przesunięte o 120˚.

Schemat 3-fazowego tranzystorowego falownika napięcia z odbiornikiem połączonym w gwiazdę

  1. Rola modulacji czasowej

Modulacje czasową stosuję się w momencie kiedy chcemy uzyskać napięcie i prąd wyjściowy o znacznie mniejszej zawartości wyższych harmonicznych. Polega ona na wielokrotnym przełączania amplitudy napięcia wyjściowego w każdym półokresie. Wyróżnić można trzy sposoby modulacji ze względu na sposób sterowania falownika:

  1. Przebiegi pobrane z oscylogramu podczas badania falownika

- Falownik z układem HEF4752 i sterowaniem square wave

0x08 graphic

Napięcie fazowe zarejestrowane między punktami AM.

Wyjściowe napięcie fazowe falownika, czyli napięcie zarejestrowane miedzy punktami AS.

Wyjściowe napięcie międzyfazowe falownika zarejestrowane między punktami AB.

0x08 graphic

Napięcie zarejestrowane między punktem A i punktem gwiazdowym odbiornika G.

Napięcie zarejestrowane między punktami AG scałkowane przez dołączony kondensator do odbiornika w fazie A.

Napięcie między punktami AG scałkowane przez kondensator o pojemności prawie 5-krotnie większej. Przebieg zbliżony do sinusoidy, mniejsza amplituda napięcia.

- Falownik z układem HEF4752 i modulacją0x08 graphic

Napięcie fazowe zarejestrowane miedzy punktami AM.

Wyjściowe napięcie zarejestrowane miedzy punktami AS.

Wyjściowe napięcie międzyfazowe zarejestrowane między punktami AB.

0x08 graphic

Napięcie zarejestrowane między punktem A i punktem gwiazdowym odbiornika G.

Napięcie zarejestrowane między punktami AG scałkowane przez dołączony kondensator do odbiornika w fazie A.

Napięcie między punktami AG scałkowane przez kondensator o pojemności prawie 5-krotnie większej.

  1. Regulacja obrotów silnika indukcyjnego połączonego z przetwornicą częstotliwości Danfoss VLT 5011 poprzez zmianę f i U

0x08 graphic

Schemat 3 - schemat pomiarowy układu silnika połączonego z przetwornicą częstotliwości z wyjściem na oscyloskop

Parametry znamionowe silnika:

PN = 5,5kW

UN = 380V

IN = 12,1A

f = 50Hz

nN = 1455 obr/min

Przetwornica częstotliwości to układ składający się z falownika, prostownika diodowego, tranzystorowego bądź tyrystorowego oraz obwód pośredniczący. Służy ona do regulacji częstotliwości oraz napięcia

Otrzymane przebiegi:

0x08 graphic

f= 1/33ms=30Hz

0x08 graphic

f=1/20ms=50 Hz

0x08 graphic

f=1/16ms=63Hz

0x08 graphic

f=1/16,5ms=60 Hz

  1. Wnioski

Do regulacji prędkości obrotowej silników elektrycznych prądu przemiennego służą głownie falowniki. Obecnie mają bardzo szerokie zastosowanie w budowie maszyn, pozwalając m.in. na łagodny rozruch ciężkich maszyn lub na dostosowywanie wydajności maszyn do pozostałych urządzeń właśnie poprzez zmianę ich parametrów. Wadą tych układów jest niewątpliwie powstawanie wyższych harmonicznych na wyjściu, które można eliminować poprzez stosowanie modulacji.



Wyszukiwarka