Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Projekt ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050
Modernizace didaktických metod
a inovace výuky technických předmětů.
Střídavé měniče
Přednášky – výkonová elektronika
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 2
Střídavé měniče
• Vstupní a výstupní proud – střídavý
• Rozdělení střídavých měničů – fvst=fvýst – mění se střední napětí, komutace z napájení - fázové
regulátory
– fvst> fvýst, - změna napětí, násobně nižší frekvence, komutace z napájecí strany - cyklokonvertory
– fvst ≠ fvýst, komutace nezávislá na napájecí frekvenci, frekvence a velikost napětí výstupu nezávislá na vstupních parametrech - střídavé měniče
• přímé – maticové měniče
• nepřímé – usměrňovač, ss-mezibvod, střídač
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 3
Střídavé měniče
• Fázové regulátory – odporová zátěž – komutují z napájecího napětí
– změna amplitudy – zpoždění za průchodem proudu nulou
– problém s harmonickým rušením napájecí sítě:
• předřazení dolnopropustného filtru
– 𝑈𝑜𝑢𝑡 =1
𝜋 2𝑈𝑖𝑛 sin𝜔𝑡
2𝑑𝜔𝑡
𝜋
𝛼=
= 𝑈𝑖𝑛2 𝜋−𝛼 +sin 2𝛼
2𝜋
– 𝑃𝑜𝑢𝑡 =𝑈𝑖𝑛2
𝑅⋅2 𝜋−𝛼 +sin 2𝛼
2𝜋
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 4
Střídavé měniče
• Fázové regulátory – absolutní velikost
harmonických v odebíraném proudu se sítě na úhlu řízení
– fázové posunutí 1 harmonické na úhlu řízení
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 5
Střídavé měniče
• fázové regulátory – poměrná velikost
harmonických v odebíraném proudu ze sítě na úhlu řízení
– růst vlivu harmonických s rostoucím úhlem řízení
• velké hodnoty proudu při rozběhu
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 6
Střídavé měniče
• Fázové regulátory – induktivní zátěž – indukčnost prodlužuje dobu vypnutí triaku
– αmin – minimální úhel, od kterého lze řídit
• (pro R -> 0 je αmin = 90°)
R
L arctgmin
2sin
2
12inout UU
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 7
Střídavé měniče
• fázové regulátory – čistě induktivní zátěž – velikost proudu (vč. vyšších harmonických)
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 8
Střídavé měniče
• fázové regulátory – čistě induktivní zátěž – přehled harmonických
• fázové zpoždění první harmonické proudu – vždy 90°
• pro zátěž RL se mění
mezi αmin a 90° podle úhlu řízení
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 9
Střídavé měniče
• Třífázový fázový regulátor – zapojení ve hvězdě nebo trojúhelníku
– při symetrické zátěži se eliminuje 3 harmonická složka
– při nízkém napětí a proudy do 20 A – použití triaku
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 10
Střídavé měniče
• Jednofázové cyklokonvertory – řízení frekvence a proudu řídícím úhlem
tyristoru
– rozsah frekvencí pro 50 Hz síť max. 25 Hz
– umožňují řídit směr toku
energie
– subharmonické složky v odebíraném proudu
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 11
Střídavé měniče
• Cyklokonvertory - třífázové – komutace z napájecího obvodu
(tyristory)
– velké pohony s nízkou frekvencí
– rozběh velkých asynchronních strojů (>1 MW výstupního výkonu)
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 12
Střídavé měniče
• Maticové měniče – vlastní komutace, nezávisí na frekvenci napájení (spínače, které
pracují v obou směrech)
– náročné na řízení - simulace nepřímého měniče (usměrněný průběh – střídání)
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 13
Střídavé měniče
• Nepřímé měniče kmitočtu – obsahují stejnosměrný meziobvod
• Rozdělení – napěťové – ss meziobvod napěťový – velký kapacitor (DC link)
– proudové – ss meziobvod proudový – tlumivka
• Schéma nepřímého měniče kmitočtu s asynchronním motorem
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 14
Střídavé měniče
• třífázové nepřímé střídavé měniče – řízení asynchronního motoru – skalární řízení (U/f) –
• změna synchronních otáček, výstupní napětí podle režimu (konstantní moment/konstantní výstupní výkon)
• jednoúčelové řídící obvody (generátory PWM pro 3f. soustavu)
– vektorové řízení
• řízení momentu motoru v čase, nezbytné použití mikropočítače (nejčastěji signálového procesoru), snímání otáček
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 15
Střídavé měniče
– Brzdění motoru – odebírání elektrické energie z motoru (4. kvadrantová funkce měniče)
• nastavení vhodného řídícího úhlu ve střídači – zvyšování napětí v meziobvodu.
• snižování přepětí v meziobvodu (vzniká při generátorovém režimu motoru)
připojení brzdného odporu RR – energie se maří v měniči
rekuperace do sítě (4. kvadrantový usměrňovač – řízený usměrňovač, tyristorový nebo spínaný) – energie z přepětí se vrací do sítě
Modernizace didaktických metod a inovace
výuky technických předmětů 16
Střídavé měniče
• napájení výbojek v úsporných žárovkách – nutné střídavé napětí (šetří elektrody)
– vysoká frekvence (zářivky neblikají, běžně 40 kHz)
– vysoké napětí při startu – zajišťuje LC obvod v rezonanci (po zapálení výboje klesne jakost a řádově se sníží napětí)
– samokmitající střídavý dvojčinný měnič
Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů
Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050
Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů,
který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.
Děkuji za pozornost
Střídavé měniče