barlik,nowak0013

108

2. Układy przekształtnikowe

pasmowego (rys. 2.61 a) z szeregowym i równoległym obwodem rezonansowym, dostrojonym do stałej częstotliwości podstawowej harmonicznej napięcia. Masa i wymiary takiego filtru, a przede wszystkim koszty, są dość duże. W nowoczesnych rozwiązaniach poprawę kształtu napięcia wyjściowego falowników najczęściej realizuje się poprzez zastosowanie zarówno filtrów dolnoprzepustowych (rys. 2.61 d), jak i udoskonalenie sterowania, wykorzystującego jedną z technik modulacji szerokości impulsów (p. 2.4). Dzięki temu uzyskuje się wartości współczynnika zawartości wyższych harmonicznych w_h< 1% przy niewielkiej mocy biernej i jednocześnie małych wymiarach elementów filtru. Szczegółowe informacje na temat filtrów wyjściowych falowników są zawarte m.in. w pracach [13, 82, 84], 2.3.1.2. Układy trójfazowe

Najczęściej stosowanym falownikiem trójfazowym jest układ mostkowy, złożony z sześciu łączników półprzewodnikowych Ł\^-Ł6 tworzących trzy gałęzie fazowe U-V-W (rys. 2.62a). Budowa łączników jest identyczna jak w przypadku układów jednofazowych (rys. 2.54d). Sterując zawory półprzewodnikowe każdej z faz w ten sposób, że kąty przewodzenia łączników w przedziale każdego okresu wynoszą k_L = n (rys. 2.62b), uzyskuje się charakterystyczne, sześcioschodkowe przebiegi czasowe napięć fazowych, mierzonych między zaciskami wyjściowymi U, V, W a punktem gwiazdowym 0' symetrycznego odbiornika trójfazowego (Z_L, = Z_v — Z_w) połączonego w gwiazdę. Napięcia międzyprzewodowe, niezależnie od układu połączeń i cech symetrii odbiornika trójfazowego, mają kształt dodatnich i ujemnych impulsów prostokątnych o czasie trwania odpowiadającym jednej trzeciej okresu i o wartości maksymalnej równej U_d, Konfiguracja stanów przewodzenia łączników falownika zmienia się co 2tc/6. W każdym cyklu pracy falownika można zatem wyróżnić sześć przedziałów czasu, którym odpowiadają obwody zastępcze przedstawione na rys. 2.62c (stany 1 -r- 6). Zaznaczone na tym rysunku napięcia fazowe wyjaśniają sposób kształtowania sześcioschodkowego przebiegu czasowego napięcia odbiornika. Identycznie jak w przypadku falowników jednofazowych, wartość napięcia wyjściowego układu trójfazowego można zmieniać poprzez zmianę napięcia wejściowego falownika U_d lub - przy stałej wartości U_d - poprzez sterowanie kątów przewodzenia łączników (z ang. conduction angłe moduła-tion, CAM), bądź poprzez zastosowanie modulacji szerokości impulsów (z ang. pulse width modulation, PWM) (p. 2.4).

W czasie sterowania łączników z zachowaniem kątów przewodzenia k_Ł — n (rys. 2.62b) regulacja napięcia wyjściowego może odbywać się tylko za pomocą zmian napięcia wejściowego U_d. W przypadku odbiornika czysto rezystancyjnego (Z_V ~ Zy = Z_W = R) diody zwrotne nie biorą udziału w przewodzeniu prądu odbiornika (X_D = 0, k_T = Tl).

Na rysunku 2.63 pokazano diagramy przewodzenia łączników oraz przebiegi czasowe napięć i prądów w przypadku odbiorników czysto indukcyjnych, rezystancyj-no-indukcyjnych oraz silnika prądu przemiennego. W tym ostatnim przypadku, najczęściej występującym w praktyce, przyjęto, że schemat zastępczy każdej fazy silnika jest reprezentowany przez szeregowe połączenie rezystancji R_0> indukcyjności L_(t oraz sinusoidalnie przemiennego napięcia wewnętrznego silnika e₀. Napięcie wewnętrzne silnika ma częstotliwość napięcia zasilającego i jest przesunięte względem niego o kąt fazowy ę_e, którego znak i wartość zależą od stanu pracy silnika. Gdy napięcie wyjściowe falownika wyprzedza napięcie wewnętrzne, wówczas kąt fazowy <p_e jest ujemny i energia jest przekazywana ze źródła prądu stałego przez falownik do silnika