Image206 (3)

Top www

r

WWW

mikrokontrola.pl

PODUKCJA I SPRZEDAŻ AKCESORIÓW DO BEZKONTAKTOWEc IDENTYFIKACJI. RFID STEROWNIKI MIKROPROCESOROWE NA ZAMÓWIENIE lii. Wólczyńska 55, 01-9(8 Warszaw*, tel.: (0 profil 22) 865 55 45, fu: (0 prtfu 22) 86S 55 44

dlatego też falowniki prądu nic posiadają diod zwrotnych, które są niezbędne w falownikach napięcia. Falowniki prądu znalazły zastosowanie głównie w napędzie elektrycznym prądu przemiennego, jako kompensatory mocy biernej lub statyczne sprzęgła elektryczne służące do przekazywania energii za pomocą prądu stałego oraz w grzejnictwie indukcyjnym.

Kilka stów o komutacji

W ten oto sposób przebrnęliśmy przez zagadnienie pracy falownikowej przekształtników. Na zakończenie powróćmy jeszcze do zagadnienia komutacji. Otóż dotychczas zakładaliśmy, że komutacja jest natychmiastowa, czyli przyjmowaliśmy, że układ zasilania przekształtnika jest bezstratny tzn. idealny trans-fonnator i duża moc zwarciowa sieci. Jednak w rzeczywistości nigdy me mamy do czynienia z idealnym układem zasilającym. Wpływ parametrów sieci na ogół jest znikomy i można dalej go pominąć, jednak wpływ parametrów transformatora jest już zauważalny i zalezy on głównie od jego mocy znamionowej. Decydującą rolę odgrywa tu przede wszystkim indukcyjność rozproszenia transformatora. Głównie z jej przyczyny przejmowanie prądu obciążenia od zaworu przekształtnika aktualnie kończącego pracę przez zawór wchodzący do pracy nie jest natychmiastowe (skokowe). Oznacza to, że zawsze występuje przedział czasu, w którym przewodzą oba zawory przekształtnika tzn. ten kończący i ten zaczynający pracę. W przedziale tym następuje zwarcie źródła zasilania i oddawanie energii rozproszenia z obwodu zaworu kończącego pracę do obwodu zaworu zaczynającego pracę. Proces ten zwany jest komutacją W przypadku, gdy jednocześnie pracują zawory¹ dwóch faz to mówi się o komutacji prostej (pojedynczej! jednak, gdy w procesie komutacji uczestniczą zawory większej liczby faz to mówimy o komutacji złożonej (wielokrotnej). Czas trwania komutacji nazywa się przedziałem lub czasem komutacji a odpowiadający mu kąt nazywa się kątem komutacji i oznacza symbolem p. Symbol ten pojawił się w przebiegach z rysunku 2. W dotychczasowych rozważaniach kąt komutacji równy byl zeru (komutacja natychmiastowa). Zarówno w układach prostowników sterowanych jak i niesterowalnych istota komutacji jest taka sama - różnią się tylko chwile jej zainicjowania. W przypadku układów nicstcrowal-nych komutacja zaczyna się w chwili wyrównania wartości chwilowych napięć komutujących faz - rysunek 5 tj. w punkcie P zwanym punktem komutacji swobodnej. Natomiast w układach sterowanych komutacja zawsze jest opóźniona względem punktu P o kąt opóźnienia załączenia zaworu wstępującego do pracy tj. kąt ot,. Rysunek 5 przedstawia schemat zastępczy sterowanego p-pulsowego układu prostownikowego dla przedziału komutacji prostej (komutują fazy a i b) oraz przebiegi napięcia i prądu wyprostowanego dla obciążenia o charakterze RLE. Indukcyjność komutacyjną uwzględniającą indukcyjność rozproszenia transformatora oznaczono na schemacie jako Lr. Kąt komutacji zależy od parametrów układu przekształtnikowego takich jak liczba pulsów - p oraz rcaktancji Xk. Kąl komutacji jest także funkcją zmiennych parametrów obciążenia takich jak wartość prądu wyjściowego oraz kąta opóźnienia załączenia. Ponadto kąt ten wzrasta wraz zc wzrostem mdukcyjności Lk oraz wartości prądu wyjściowego przekształtnika. Na wykresie z rysunku 5 widać wpływ komutacji na napięcie wyjściowe. Widać, żc występuje tzw. komutacyjna strata napięcia, która oznaczona jest jako AUk (czerwony obszar na wykresie). Pomimo, że proces komutacj wywołuje straty napięcia to nic powoduje on strat mocy. Komutacyjna strata napięcia nie zależy od kąta załączenia zaworów przekształtnika, jest natomiast zależna od liczby pulsów układu, reaktancji komutacyjnej oraz prądu obciążenia w chwili rozpoczęcia komutacji. Wartość komutacyjnej straty napięcia można obliczyć z prostej zależności:

AU_k = (p/2n)*Xic*Iobc Komutacyjna strata napięcia w pracy prostownikowej przekształtnika powoduje, żc wartość napięcia wyjściowego jest mniejsza, a w pracy falownikowej większa, od wartości tegoż napięcia bez uwzględnienia komutacji. Należy pamiętać, żc komutacyjna strata napięcia występuje tylko w czasie komutacji i powoduje odkształcenie przebiegu napięcia wyjściowego, wzrost współczynników kształtu i pulsacji napięcia wyjściowego oraz wywołuje skokowy wzrost napięcia wstecznego na zaworach przekształtnika. Na rys. 5. widać także wpływ komutacji na przebieg prądu. Tutaj można zaobserwować jej korzystny wpływ na przebieg prądu w porównaniu do komutacji natychmiastowej. Mianowicie komutacja popraw ia kształt przebiegu prądu powodując, żc charakterystyczne dla komutacji natychmiastowej (kolor niebieski) pionowe odcinki przebiegu prądu zostają zastąpione krzywymi o przebiegu zbliżonym do cosinu-soidalnego. Dzięki temu zmniejsza się wartość skuteczna prądu uzwojenia wtomego, a co za tym idzie także pierwotnego transformatora - czyli poprawia się współczynnik wykorzystania obu uzwojeń. Ten korzystny wpływ komutacji nie jest jednak bardzo znaczący. Dopiero dla kątów załączania zaworów dużo większych od 90 stopni może on osiągnąć 1-2%. Zatem projektując transformator na podstawie obliczeń wykonanych dla komutacji natychmiastowej uzyskuje się bardzo niewielkie jego przewymiarowanie.

W tej części artykułu przebrnęliśmy przez zagadnienie pracy falownikowej układów poznanych ostatnio, a także zapoznaliśmy się z falownikami niezależnymi. Ponadto wyjaśniliśmy sobie dość ciekawe zjawisko komutacji. Wszystkich czytelników, którzy zechcą bardziej szczegółowo poznać to zjawisko od strony matematycznej gorąco zachęcani do zapoznania się z literaturą wymienioną poniżej. W następnym artykule poruszymy temat prostowników złożonych m.in. połączenia szeregowe i równoległe różnego rodzaju mostków prostownikowych - gwarantuję ciekawą lekturę i już dziś do mej gorąco zachęcam.

Robert Gabrysiak

[e-mail]

W części drugiej artykułu (EdW 7/2006 str. 56) w zdaniu: Można ją łatwo wyeliminować w układach trójfazowych, łącząc uzwojenie pierwotne transformatora zasilającego w układ połączeń zwany zygzakiem. pojawił się błąd. Oczywiście chodzi o uzwojenie wtórne, a nic pierwotne.

Literatura:

..Poradnik inżyniera energoelektronika" - M. Nowak, R. Barlik;

..Energoelektronika czII" L. Frąckowiak „Podstawy energoelektroniki” - II. Tunia, B. Winiarski:

„ Układy przekształtnikowe w elektronice przemysłowej” - M. Nowak, M. Kaźmier-kowski, A. Wójciak.

Elektronika dla Wszystkich Sierpień 2006 29