barlik,nowak0027

132

2. Układy przekształtnikowe

minimalnej należy prawidłowo rozmieścić doprowadzenia i punkty połączeń szyn zasilających z łącznikami przekształtnika. Funkcję zabezpieczenia przeciwprzepięcio-wego podczas wyłączania przy jednoczesnym ograniczeniu strat mocy wydzielanych w tranzystorze spełniają proste obwody złożone z kondensatora połączonego szeregowo z rezystorem zbocznikowanym diodą, czyli tzw. obwody DRC. Przykład zastosowania takich obwodów w falownikach mostkowych, realizowanych za pomocą tranzystorów IGBT, przedstawiono na rys. 2.82a. Podstawowym zadaniem tych obwodów jest tłumienie przepięć powstających na indukcyjnościach połączeń falownika ze źródłem zasilania (L_a) oraz indukcyjnościach połączeń gałęzi fazowych falownika (L_vl, L_al, L_a3). Podczas wyłączania tranzystorów IGBT prąd główny płynie przez diodę D ładując kondensator C_s, którego napięcie jest równe napięciu kolektor-emiter wyłączanego tranzystora. Proces wyłączania tranzystora kończy się w chwili przejścia w stan przewodzenia diody zwrotnej należącej do drugiego łącznika danej gałęzi, zapewniając przepływ ciągłego prądu wyjściowego (np. zacisk U). Ograniczenie stromości narastania napięcia kolektor-emiter za pomocą kondensatora C_s wpływa na zmniejszenie strat mocy wydzielanych w wyłączanym tranzystorze IGBT. Przy ponownym załączeniu tego tranzystora następuje rozładowanie kondensatora i rozproszenie jego energii w rezystorze R_s. Wraz ze zwiększaniem częstotliwości przełączeń zwiększa się moc wydzielana w rezystorach obwodów DRC, co wpływa decydująco na zmniejszenie sprawności energetycznej przekształtnika. W układach przedstawionych na rys. 2.82b i c podczas wyłączania tranzystorów IGBT energia zmagazynowana w pasożytniczych indukcyjnościach L_a jest przekazywana - poprzez odpowiednie diody Dp - do kondensatorów C_p. Przy załączaniu tranzystorów IGBT kondensatory rozładowują się do napięcia równego U_d i tylko część energii tych kondensatorów jest rozpraszana w rezystorach R_p. Obwody z rys. 2.82b i c spełniają funkcję zabezpieczenia przeciwprzepięciowego i nie wpływają na ograniczenie łączeniowych strat mocy tranzystorów IGBT. Podobne zadanie spełnia jeden wspólny obwód przeciwprzepięciowy (Dp, R_p, C_p) w układzie pokazanym na rys. 2.82d. W układzie tym - w celu redukcji przepięć powstających na pasożytniczych indukcyj-nościach gałęziowych L_al, L_p2 i L_a2 - można zastosować kondensatory C_pX, C_p2 i C_p3 o niewielkiej pojemności, włączone równolegle do gałęzi fazowych falownika (linia kreskowa).

W falownikach realizowanych za pomocą tyrystorów wyłączalnych zasadnicze znaczenie mają obwody ograniczające łączeniowe straty mocy. Znajdują tu zastosowanie zarówno obwody DRC zmniejszające straty mocy wydzielane w tyrystorach podczas wyłączania, jak i obwody RLD redukujące straty mocy podczas załączania (rys. 2,83an-c). Natomiast w falownikach napięcia średniej i dużej mocy najczęściej jest stosowany obwód odciążający o zminimalizowanej liczbie elementów (rys. 2.83d) [29, 69]. Dzięki kondensatorowi C_p obwód ten charakteryzuje się również właściwościami przeciwprzepięciowymi. Pojemność tego kondensatora powinna być ok. 10-h20 razy większa niż pojemność kondensatora odciążającego C_s. Zastosowanie dławika dwu-uzwojeniowego L_s oraz dodatkowej diody D (linia kreskowa) umożliwia szybki zwrot energii tego dławika do źródła zasilania. Jest również możliwa modyfikacja tego obwodu, polegająca na zainstalowaniu w miejsce rezystora R_s (rys. 2.83a) przekształtnika prądu stałego, którego zadaniem jest zwrot energii zgromadzonej w kondensatorze odciążającym C_s do źródła napięcia stałego. Te tak zwane aktywne sieci odciążające mają jednak skomplikowaną budowę i są stosowane jedynie w falownikach o dużej mocy wyjściowej.