437

10.2. UKŁADY NAPĘDOWE Z SILNIKAMI PRĄDU PRZEMIENNEGO 437

zminimalizowanie strat w silniku w procesie regulacji prędkości (w przybliżeniu regulacja przy stałym poślizgu).

W celu uzyskania równomierności obciążeń obu przemienników częstotliwości w układzie z rys. 10.14 doprowadzono do wejść regulatorów prądu dodatkowy sygnał, proporcjonalny do średniej wartości sumy prądów wyjściowych prostowników.

Na rysunku 10.17 przedstawiono charakterystyki statyczne n = f(M), a na rys. 10.18 przebiegi czasowe przy skokowej zmianie obciążenia silnika 500 kW pracującego w układzie z rys. 10.14 [166].

Przy zachowaniu identycznej struktury jak na rys. 10.14 może być wykonany układ z wykorzystaniem tyrystorów wyłączalnych GTO ze sterowaniem PWM.

10.2.5. Falowniki napięcia z biegunem zerowym (NPC)

W falownikach napięcia NPC-PWM (ang. Neutral-Point-Clamped PWM Inverter, Three-level Irwerter) w gałęzi każdej fazy są włączone łączniki główne sterowane sygnałami PWM i łączniki pomocnicze, które służą do połączenia wyjścia z biegunem o potencjale zerowym (rys. 10.19). Ta odmiana falownika napięcia PWM budzi w ostatnim okresie duże zainteresowanie [53], [110], [139] ze względu na mniejszą zawartość harmonicznych przy niższych, w porównaniu z klasycznym sterowaniem PWM, częstotliwościach przełączeń oraz na korzystniejsze warunki napięciowe pracy ppm w pełni sterowalnych (mogą być one dobierane tylko na 1/2 wartości napięcia zasilającego). Falowniki te są wykorzystywane również w układach napędowych — pozwalają one na ograniczenie częstotliwości przełączeń, co jest korzystne w przypadku zastosowania przyrządów takich, jak np. GTO.

W układach na rys. 10.19a, b tranzystory lub tyrystory oznaczone przez (S, j, S₁₄), (S₂₁, S₂₄) i (S₃₁, S₃₄) pełnią funkcje łączników głównych pracujących jak przełączniki PWM, a przyrządy (S₁₂, S₁₃), (S₂₂, S₂₃) i (^32 > S₃₄) są łącznikami pomocniczymi, przyłączającymi, za pośrednictwem diod (D₁₁^D₃₃), wyjścia faz do potencjału zerowego (ustalonego przez dzielnik kondensatorowy).

Na rysunku 10.20 przedstawiono sygnały sterujące wszystkich czterech łączników jednej fazy i przewodowe napięcie wyjściowe. W porównaniu z falownikiem o konwencjonalnej topologii (rys. 7.1) napięcie wyjściowe falownika NPC ma postać modulowanej fali trójschodkowej, co ogranicza zawartość w tym napięciu harmonicznych niskiego rzędu.

W falowniku NPC mogą być zastosowane różnorodne metody modulacji PWM. W publikacjach [53] i [110] proponuje się przełączanie łączników z dość małą częstotliwością, ale kąty przełączeń są tak dobierane, aby eliminować harmoniczne niskiego rzędu w napięciu wyjściowym (p. 2.4.2). Jak wykazały pomiary symulacyjne, przy eliminacji 5 i 7 harmonicznej wartości wyższych harmonicznych (np. 11 i 13) są znacznie mniejsze w falowniku NPC niż w falowniku o konwencjonalnej strukturze [110].