PLOTËSIME NË ELEKTRONIKËN E FUQISË01 Teknika PWM bi polare që përdoret për komutimin e...
Transcript of PLOTËSIME NË ELEKTRONIKËN E FUQISË01 Teknika PWM bi polare që përdoret për komutimin e...
-
ELEKTRONIKA E FUQISË II
KONVERTORËVE STATIKË TË RRYMËS ALTERNATIVE ME KOMUTIM TË DETYRUAR
(FORCUAR) INVERTORËT MONOFAZË
Dr.ing. Thomaq KOBLARA
LEKSIONI VIII
-
8.1.1 KLASIFIKIMI I KONVERTORËVE TA - TA
Shndërruesit statikë të cilët realizojnë konvertimin e tensionit të alternativ në tension alternativ
Skema e plotë e thjeshtuar e konvertorit statik i cili realizon shndërrimin e tensionit alternativ me parametra konstantë në tension alternativ me parametra variabël
Klasifikimi i pjesëve përbërëse të konvertorit
Konvertori që shndërron tensionin alternativ në tension të vazhduar (radrizatori) Konvertori I
Qarku i ndërmjetëm (filtri i ndërmjetëm)
Konvertori që shndërron tensionin e vazhduar në tension alternativ me parametra variabël
INVERTORI Konvertori II
Qarku i kontrollit (modulet elektronike të kontrollit të konvertorit)
-
8.1.2 KLASIFIKIMI I KONVERTORËVE TA - TA
Klasifikimi i konvertorëve statike
Në funksion të konvertorit të parë ( TA – TV)
Shndërrues statik me elementë elektronikë të komanduar (tiristorë, transistorë)
Shndërrues statik me elementë elektronikë të pa komanduar (dioda)
Në funksion të qarkut të ndërmjetëm
Qarku i ndërmjetëm sillet si burim tensioni (VSI – voltage source inverter)
Qarku i ndërmjetëm sillet si burim rryme (CSI – current source inverter)
Qarku i ndërmjetëm konvertor statik (rregullator rryme ose tensioni)
Në funksion të konvertorit të dytë (TV – TA)
Komandimi i elementët elektronikë të konvertorit realizohet nëpërmjet metodës PAM
• KS I – i kontrolluar, QN – burim tensioni, KS II – komandë PWM
• KS I – i pa kontrolluar QN – konvertor statik KS II – komandë PWM
Komandimi i elementët elektronikë të konvertorit realizohet nëpërmjet metodës PWM
• KS I – i pa kontrolluar QN – burim tensioni KS II – komandë PWM
-
8.1.3 KLASIFIKIMI I KONVERTORËVE TA - TA
Klasifikimi i konvertorëve statike
Skema elektronike e qarkut të ndërmjetëm kur
sillet si burim tensioni
Skema elektronike e qarkut të ndërmjetëm
kur sillet si burim rryme
Skema elektronike e qarkut të ndërmjetëm me
konvertor statik
Grafiku i formës së valës së tensionit në hyrje dhe në dalje të filtrit në rast se radrizatori është i
ndërtuar nga elementë elektronikë të kontrolluar
Grafiku i formës së valës së tensionit në hyrje dhe në dalje të filtrit në rast se radrizatori është i
ndërtuar nga elementë elektronikë të pa kontrolluar
-
8.1.3 KLASIFIKIMI I KONVERTORËVE TV – TA (INVERTORËT)
Teknikat e komandimit të konvertorit II
MODULIMI NË AMPLITUDË I IMPULSIT - PAM (Pulse Amplitude Modulation)
Kontrolli i frekuencës në mënyrë të drejt për drejtë.
Kontrolli i frekuencës me ndihmën e qarkut të ndërmjetëm
MODULIMI NË GJËRËSI I IMPULSIT - PWM (Pulse Width Modulation)
Sinjali PWM sinusoidal.
Sinjali PWM sinkron
Sinjali PWM asinkron
SFAFM (SFAFM – stator flow-oriented asynchronous vector modulation)
60 DEGREE AVM (AVM – asynchronous vector modulation)
-
8.2.1 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Regjimi i punës së invertorit monofazë
Skema e konvertorit monofazë transformator dhe pikë mesi i cili shndërron tensionin (rrymën) e
vazhduar në tension (rrymë) alternative Konvertori Wagner i modifikuar
Grafiku i formave të valës së tensionit dhe rrymës në dalje të konvertorit si dhe shtrirja e zonës së punës
Skema e thjeshtuar e konvertorit
1 – kuadrati i parë (inverter) 2 – kuadrati i dytë (radrizator) 3 – kuadrati i tretë (inverter) 4 – kuadrati i katërt (radrizator)
-
Skema e thjeshtuar e njërës prej degëve të konvertorit monofazë me pikë mesi i cili
shndërron tensionin (rrymën) e vazhduar në tension (rrymë) alternative
8.2.2 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Teknika e modulimit në amplitudë dhe në gjerësi e impulsit (PAM dhe PWM)
Modulimi në amplitudë
tre
kontrolla
V
Vm
ˆ
ˆ
Modulimi në frekuencë
1f
fm Sf
Tensioni në dalje të konvertorit
2ˆ0
I
tre
kontrollA
V
V
vV
-
8.2.3 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Principi i teknikës PWM për komutimin e konvertorit TV-TA
Logjika e funksionimit të teknikës PWM
-
8.2.3 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Principi i teknikës PWM për komutimin e konvertorit TV-TA
Grafiku i formës së valës së teknikës PWM sinusoidale
2
11 f
Frekuenca në dalje të konvertorit
Tensioni në dalje të konvertorit
trekon
konkon
VV
tVv
ˆˆ
sinˆ 1
Formula e përcaktimit të formës së valës në dalje të konvertorit
2sin
2sin
ˆ 1010I
aAI
tre
kontrollA
VtmV
Vt
V
vV 0.1am
-
8.2.3 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Principi i teknikës PWM për komutimin e konvertorit TV-TA bazuar në spektrin e harmonikave
Spektri i harmonikave të tensionit në dalje të konvertorit
Formula e llogaritjes së harmonikave në dalje të konvertorit
1fkjmf fh
Formula e llogaritjes së rendit të harmonikave në dalje të konvertorit
kmjh f
-
8.2.3 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Zonat e punës së teknikës PAM
Grafiku i tensionit të raportuar në dalje të konvertorit në funksion të modulimit në
amplitudë
Zona 1 - zona lineare e punës Zona 2 - zona e mbi modulimit Zona 3 - zona e formës së valës katrore
-
8.2.4 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Principi i teknikës PWM në zonën e valës katrore për komutimin e konvertorit TV-TA
Grafiku i tensionit në dalje të konvertorit kur modulimi në amplitudë punon në zonën e valës katrore
Grafiku i spektrit të harmonikave të tensionit në dalje të konvertorit
Llogaritjea së tensionit në dalje të konvertorit Llogaritja e ampitudës së tensionit për harmonikat
2273.1ˆ
2
4ˆ1010
IA
IA
VV
VV
h
VV
A
hA10
0
ˆˆ
-
8.3.1 KONVERTORËT E TENSIONIT ALTERNATIV (TV - TA)
Konvertorët e tensionit alternativ (TV - TA) monofazë
Skema elektronike e invertorit monofazë gjysmë urë
-
8.3.2 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Konvertorët e tensionit alternativ (TV - TA) monofazë
Skema elektronike e invertorit monofazë me urë të plotë
Tensioni në dalje të invertorit monofazë
)()(
2
2
00
0.
0.
tvtv
VvT
VvT
AB
IBONB
IAONA
Diferenca e potencialit në pikën zero
)(2)()()( 0000 tvtvtvtv ABA
-
8.3.3 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Teknika PWM bipolare
kontrollv trekendorv
Sf
1
01v
Teknika PWM bi polare që përdoret për komutimin e elementëve elektronikë të invertorit monofazë
Tensioni në dalje në funksion të zonës së modulimit
Iao VmV 1ˆ
0.1am
IoI VVV
4ˆ1
0.1am
-
8.3.3 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Roli i filtrave në cilësinë e formës së valës së tensionit në dalje të invertorit
Skema e plotë e invertorit monofazë me filtra në hyrje dhe në dalje
Tensioni në dalje të invertorit Rryma në dalje të invertorit
tvvo 101 sin2 tIi 100 sin2
Fuqia në hyrje të invertorit.
tV
IV
V
IVititviV
II
III 10000*
00
* 2coscos)()(
-
8.3.3 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Roli i filtrave në cilësinë e formës së valës së tensionit në dalje të invertorit Tensioni në dalje të invertorit
(tension i filtruar)
Ii
0i
2IiKëndi i fazës Grafiku i formave të valës së tensionit në dalje, formës së valës së
rrymës në hyrje dhe në dalje si dhe forma e valës së rrymës në filtër
Rryma në hyrje të invertorit Ku Dhe
2
*
III IIi
cos00
I
IV
IVI
tV
IVI
I
I 100
2 2cos
0I
-
8.3.4 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Teknika PWM mono polare
Teknika PWM mono polare për komutimin e elementëve elektronikë të invertorit monofazë
ANv
BNv
0v IV
IV
01v
IV
IV
kontrollv trekendorv
trekontrol
ANA
trekontrol
IANA
vv
vONT
vv
VvONT
0
trekontrol
BNB
trekontrol
IBNB
vv
vONT
vv
VvONT
0
Logjika e komutimit të elementëve të këmbës së parë
Logjika e komutimit të elementëve të këmbës së dytë
-
8.3.4 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Teknika PWM mono polare
0,0,0,
0,,,
,,0,
,0,,
0
0
0
0
vvvTT
vVvVvTT
VvVvvTT
VvvVvTT
BNANONBA
IBNIANONBA
IIBNANONBA
IBNIANONBA
Tabela e komutimit të elementeve elektronikë e përftuar nga tensionet e dy degëve të konvertorit
-
8.3.5 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Teknika PWM në zonën e valës katrore
Grafiku i formës së valës së tensionit në çdo këmbë të konvertorit si dhe forma e valës së
tensionit në dalje të konvertorit
Përcaktimi i këndit beta
2
1900
Formula e llogaritjes së harmonikës kryesore
dhvVh
2
2
00 cos2ˆ
Duke zëvendësuar rezulton:
hh
V
dhvV
h
h
sin4ˆ
cos2ˆ
0
00
-
8.3.5 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA))
Teknika PWM në zonën e valës katrore
Grafiku i nivelit të harmonikave në funksion të këndit të ndërtimit të valës katrore (këndi alfa)
Grafiku i formës së valës së rrymës në qarkun e ndërmjetëm në funksion të rrymës së daljes së
konvertorit
-
8.4.1 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Oshilimet e tensionit në dalje të invertorit monofazë
Skema e thjeshtuar e qarkut të invertorit monofazë si dhe ngarkesës (makinë asinkrone monofazë)
Skema ekuivalente e llogaritjes së tensionit fundamental
Skema ekuivalente e llogaritjes së tensionit të oshilimit
Formula e llogaritjes së tensioni në dalje të invertorit
oshilvvv 010
Formula e llogaritjes së rrymës në dalje të invertorit
oshiliii 010
Tensioni elektromotor
tEte 100 sin2)(
-
8.4.2 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Oshilimet e tensionit në dalje të invertorit monofazë
Diagrami fazoriale e tensionit dhe rrymës në dalje të invertorit
Tensioni fundamental në dalje të invertorit
1001 LVEV
Formula e llogaritjes së oshilimeve të tensionit
010)( vvtvoshil
Formula e llogaritjes së oshilimeve të rrymës
kdvL
tv
t
oshiloshil 0
)(1
)(
Formula e llogaritjes së përdorimit të elementëve të komanduar
TT IqV
IVPEL
max,001
-
8.5.1 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Skemat elektronike të prodhimit të sinjali PWM - Modulatori Delta – Sigma
Skema elektronike e modulatorit Delta - Sigma
Tensioni në dalje të integratorit
tt
dttxtxdttty00
)(')(1
)(1
)(
-
8.5.1 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Grafiku i formës së valës së tensionit në dalje të modulatorit si dhe forma e valës së tensionit në dalje të
konvertorit
Skemat elektronike të prodhimit të sinjali PWM - Modulatori Delta – Sigma
0
0)('
)(
Vtx
Vtxtt
I
Në kushtet fillestare rezulton:
Në momentin e kohës t2 rezulton:
22
)(
)(
012
2
22
hI
h VVVttV
ty
tytt
Koha e komutimit për T1
mV
V
VV
Vt
ttt
h
I
hON
ON
1
1
00
12
Faktori i modulimit
0V
Vm I
-
8.5.1 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Skemat elektronike të prodhimit të sinjali PWM - Modulatori Delta – Sigma
Në momentin e kohës t3 rezulton: Atëherë rezulton se koha e bllokimit të transistorit T1 është
22
)(
,
023
3
32
hI
h VVVttV
ty
ttt
Perioda e komutimit të transistorit T1 Frekuenca e punës e modulatorit
mV
V
VV
Vt
ttt
h
I
hON
OFF
1
1
00
23
2
0 1
12
mV
VttT hOFFON
21 11
mfT
f hV
Vf
20
1
Kohët e komutimit të transistorit janë:
m
TtON
1
1
2
1
m
TtOFF
1
1
2
1
-
8.5.2 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Skemat elektronike të prodhimit të sinjali PWM
Gjenerator PWM me rregullator linear për kontrollin e rrymës
Gjenerator PWM me rregullator jolinear (rregullatori me histerezi)
Gjenerator PWM me rregullator linear për kontrollin e rrymës dhe qark diskret bistabël
-
8.6.1 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Invertorët monofazë me qark rezonant (kondensatori në paralel me ngarkesën)
Skema elektronike e invertorit qark rezonant
Grafikët e formave të valëve të rrymës dhe tensionit në dalje të konvertorit si dhe në elementët elektronikë
Tensioni tek elementët elektronikë
121
121
,
,2
tvvv
tvV
vv
CTT
CITT
-
8.6.2 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Invertorët monofazë me qark rezonant (kondensatori në seri me ngarkesën)
Skema elektronike e invertorit me qark rezonant
Skema elektronike ekuivalente kur komuton transistori T1
Grafikët e formave të valëve të rrymës dhe tensionit në dalje të konvertorit si dhe në
elementët elektronikë Kur: 0
-
8.6.3 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Invertorët monofazë me qark rezonant
Skema elektronike e invertorit monofazë me urë të plotë dhe qark rezonant paralel
Këndi i komutimit të elementëve elektronikë në regjimin me rrymë të ndërprerë 22
010
2
2
TDT
Ku:
22 SS
LL
R
22
010 CLL S
2
101
-
8.6.4 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Invertorët monofazë me qark rezonant
Skema elektronike e invertorit rezonant Klasa E
Grafikët e formave të valëve të rrymës dhe tensionit në dalje të konvertorit si dhe në
elementët elektronikë
-
8.6.5 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Invertorët monofazë me qark pseudo – rezonant
Skema elektronike e invertorit monofazë gjysmë urë me qark pseudo - rezonant
-
8.6.5 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Invertorët monofazë me qark pseudo – rezonant
Grafikët e formave të valëve të rrymës dhe tensionit në dalje të konvertorit si dhe intervalet e kohës së komutimit të elementëve elektronikë . PWM në zonën e valës katrore
-
8.6.6 INVERTORËT MONOFAZË (KONVERTORËT TV - TA)
Invertorët monofazë me qark rezonant me komutim në tension zero (ZVS - converter)
Skema elektronike e invertorit rezonant me komutim në tension zero
Grafikët e formave të valëve të rrymës dhe tensionit në dalje të konvertorit