2- kz-ka bihurgailuak. inbertsoreak.pdf
TRANSCRIPT
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 1
2. KZ-KA BIHURGAILUAK. INBERTSOREAK. 2.1. SARRERA.
2.1.1. Sailkapena.
2.2. UHIN KARRATUA
2.2.1. VSI zubidun inbertsore monofasikoa karga induktiboaz.
2.2.2. VSI inbertsore trifasikoa (six-step).
2.3. FASE DESPLAZAMENDUA.
2.3.1. Inbertsore monofasikoak fase-desplazamendu kontrolaz.
2.4. PULTSU ASKOREN ZABALERA MODULATZEA (PWM).
2.4.1. Gain-modulazioa (ma>1).
2.4.2. VSI inbertsore monofasikoa eta aktibazio bipolarra.
2.4.3. VSI inbertsore monofasikoa eta polobakarreko aktibazio.
2.4.4. VSI inbertsore trifasikoa.
2.5. INBERTSOREA KORRONTE BEGIZTAZ KONTROLATUAK.
2.5.1. Histeresidun konparadorea erabiliz.
2.5.2. Erreguladore PIa eta PWM erabiliz.
2.5.3. Inbertsore trifasikoa ( CSI ).
2.6. ARIKETA.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 2
2. KZ-KA BIHURGAILUAK (Inbertsoreak)
2.1. SARRERA.
Inbertsore sinple batean osziladoreak transistore bat kontrolatzen du eta uhin karratua
sortuz. Uhin honek, transformadore batetik iraganda, uhin sinusoidal itxura hartuko du eta
horrela eskuratu nahi dugun tentsioa sortuz. Uhin sinusoidala harmoniko nagusia baino
handiagoa lortzeko pultsuaren zabaleraren modulatuz (PWM) egingo dugu.
Inbertsore baten funtzioa, sarrerako korronte zuzena korronte alternora igarotzea da
(KZ→KA), magnitude eta frekuentzia jakin batean. Tentsio alternoa lortzeko, tentsio
zuzenaren araberako sekuentzia egokietan itxi eta irekitzen diren etengailu estatikoez
osatutako egitura erabiltzen da. Irteerako tentsioaren uhin-forma ideala sinusoidala izango
litzateke, baina praktikan, tentsioaren uhin-formak: karratua, erdi-karratua edo zabalera
aldakorreko pultsuzkoa izan ohi dira.
KZ-KA bihurgailuak honetarako erabili ohi dira: tentsio alternoko motorren abiadura
aldatzeko, etengabeko elikatzea behar duen edozein sistemetarako (SAIak edo UPSak),
eguzki panelen konexioaren sarrera egiteko, soldatze ekipoetarako edota maiztasun handiko
argi fluoreszenteetarako, 12V KZtik → 220V KAra eta indukzio-beroketa bihurtzeko.
2.1.1. Sailkapena.
Sailkapena hainbat ezaugarriren arabera egin daiteke. Hauek dira garrantzitsuenak:
Sarreraren arabera:
● Sarrerako tentsioa. VSI.
2.1.1. (a) Sarrerako tentsioa. VSI.
VSI bihurgailuek, 2.1.1. irudia, inpedantzia baxuko elikatze iturri bat dute. C
iragazkiak tentsioa konstante mantentzen du. Tentsioaren maiztasuna, fase angelua eta balioa
aldatu daitezke.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 3
● Sarrera korrontea. CSI (b)
CSIan oinarritutako bihurgailuek, 2.1.2. irudia, KZko korronte bat sortzen dute DC
elikatze-iturri batetatik.
2.1.2. Sarrera korrontea. CSI
Tentsioaren harmoniko nagusiaren anplitude-kontrolaren arabera:
● Kontrolik gabekoak: Uhin karratuko inbertsoreak.
● Kontrolatuak:
Pultsu bakar bat (fasearen desplazamendua).
PWM sinusoidala.
Aukeratutako harmonikoen desagerpena.
VSI inbertsoreak korronte begiztarekin kontrolatuak:
● Histeresi bidezko kontrola.
● PWM kontrola maiztasun finkoan.
2.2. UHIN KARRATUKO INBERTSOREAK.
2.2.1. VSI zubidun inbertsore monofasikoa karga induktiboarekin.
Kasu honetan, karga induktiboa denean aztertuko dugu. Karga erresistibo-induktiboa
denean, korrontea zerotik iragan arte, antiparaleloan aurkitzen den diodoak eramango du.
Diodoetan zehar pasako ez balitz, korronteak bat-bateko etenak edukiko lituzke, di/dt infinitu
bilakatuko litzateke eta harilean gaintentsioa sortu. Inbertsore monofasikoko zirkuitua 2.2.1.
irudian ageri da.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 4
2.2.1. VSI zubidun inbertsore monofasikoa karga induktiboarekin.
TR1 eta TR4 itxita eta TR2 eta TR3 irekita mantenduz gero, kargako tentsioa E izango
da. TR2 eta TR3 itxi eta TR1 eta TR4 irekita badaude, tentsioa -E izango da. Bi konfigurazio
hauek maiztasun egokian txandakatuz, E anplitudeko irteerako tentsio karratua lortuko dugu.
2.2.2. irudian irteerako Vd tentsioaren uhinak ikus ditzakegu uhin karratuz modulaturik.
Modulatze mota honekin ezin da anplitudea kontrolatu, ez eta irteerako balore efikaza.
2.2.2. Irteerako intentsitate eta tentsioak karga induktiboarekin.
2.2.2. irudiko irteerako uhinaren harmoniko nagusiaren anplitudea aldatu nahi badugu,
bi aukera daude:
Vd aldatu: Horretarako Vd sortzen duen zirkuituak (normalean KA-KZ bihurgailuak)
bere irteera kontrolatzeko gai izan behar du. KA-KZ bihurgailuak badira, tiristoreak eraman
beharko ditu kontrolatu ahal izateko, edo bestela, KZ-KZ bihurgailu bat erabili. Normalean
aukera hau ez da erabiltzen.
Uhinaren forma aldatu: 180º pultsuak erabili ordez, pultsu estuagoak erabili daitezke
(fase desplazamendua kontrolatuz), pultsu-zabalera aldakorra duten uhin sortak sortuz. Pultsu
horiek lege sinusoidala jarraitzen dute (PWM sinusoidala). Garrantzitsua da irteerako seinalea
harmoniko maila baxuarekin lortzea.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 5
Furier-en uhin karratu baten espektroa 2.2.3. irudian ikus dezakegu. Harmoniko
bakoiti guztiek, anplitudea frekuentziarekiko proportzionalki murrizten dute. Ez dago
harmoniko bikoitirik.
2.2.3. Furier-en uhin karratu baten espektroa.
Vo-ren uhinak honako forma hau izango du:
2.2.4. Irteerako korrontea.
Vo gailurreko tentsioaren emaitza kalkulatzeko, eta funtzezko harmonikoaren eta
beste harmoniko guztien erlazioa kalkulatzeko formulak hauexek dira. Formulan, h
harmonikoaren maila da.
Vo -ren uhinaren Fourier-en garapena egin ostean:
0
n
0
0
4b 1,3,5...
4 sen sen3 sen5( ) ......
1 3 5
n
a
a
Vn denean
n
V t t tv t
dVoV .4ˆ
h
oVhoV 1)
ˆ()ˆ(
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 6
2.2.2. VSI inbertsore trifasikoa (six-step).
Inbertsore trifasikoen bidez, korronte alternoko motorren abiadura aldatzeko ekipoak
errazago lortzen dira.
2.2.5. Inbertsore trifasikoa.
Abar bereko transistoreen arteko kontrol-aginduak osagarriak dira, hau da: TR1/TR2,
TR3/TR4,TR5/TR6 eta abarren arteko aginduak 120 º desfasatuta daude. Abar bereko
etengailuak inoiz ez dira egongo egoera berberean. Etengailu bakoitza funtsezko
frekuentziaren 180º aurkitzen da aktibo. Uhin karratuko inbertsore VSI trifasikoaren (six-step)
simulatzeko sortu dugun zirkuitua 2.2.6. irudian agertzen da.
2.2.6. Inbertsore trifasikoa simulaturik.
Karga izar-eran konektatuta dagoenean, lineetan zehar pasatzen den korrontea eta
faseetako korronteak berdinak dira. Fasearen eta neutroaren arteko tentsioak jakinda (VAN ,
VBN eta VCN), erraz lortuko dugu fase bakoitzeko korrontea (IA , IB eta IC).
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 7
2.2.7. Inbertsore trifasikoa simulaturiko uhinak.
2.2.8. Inbertsore trifasikoaren uhinak.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 8
2.2.7. irudian simulatutako zirkuitutik ateratako uhinak agertzen dira. 2.2.8. irudiak;
teoriako VAN faseko eta VAB, VBC eta VCA lineako tentsioak daude. Bertan, 2.2.9. irudiko 6
egoerak noiz gertatzen diren ikus dezakegu eta ze tiristore dagoen lanean momentu
bakoitzean.
Zirkuituaren arabera, 6 egoera ezberdinetan egon daiteke inbertsorea:
2.2.9. Inbertsore trifasikoen 6 egoera ezberdinak.
Egoera horietariko bat aztertuz neutrorekiko ekuazioak lor ditzakegu:
2.2.10. Zirkuitua.
Eta 3 ekuazio hauek ateratzen dira:
0 0 0
0
1(2 )
3AN A B C
Van Vbn Vcn
Vbn Vcn Vco Vbo
Vcn Van Vco Vao
v v v v
+ + = üï
= - + ýï= + - þ
= - -
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 9
Eta 3 ekuazioetatik VAN-ren emaitza jakin dezakegu:
2.2.8. irudiko VAN-ren uhin mailakatuaren balio matematikoa ebazteko, dituen bi
maila ezberdinak jakin beharra dago, hau da: 1/3 × Vd eta 2/3 × Vd egin behar da. Vd 100 V
denez, gure bi puntuak emaitza hau edukiko dute: 1/3 × 100 = 33v eta 2/3 ×100 = 66.6v. Van
grafikoan konprobaketa egin eta gero, ikusten da 2.2.7. irudiko grafikoak ondo simulatuta
daudela.
Vab faseen arteko eta VA0 abarretako erdiko puntuetako tentsioaren uhinak honako
itxura du:
2.2.11. Va eta Vao uhinak.
Vab eta VA0-ren uhinen Fourier-en garapena egin ostean:
0 0 0
0
1(2 )
3AN A B C
Van Vbn Vcn
Vbn Vcn Vco Vbo
Vcn Van Vco Vao
v v v v
+ + = üï
= - + ýï= + - þ
= - -
......5sen5
2
5sen
3sen3
2
3sen
sen1
2sen
4)(
2
3sen
2
nsen
2
Dnsen
2b
0
0
n
0
t
D
t
D
t
DV
tv
n
n
V
a
a
n
0
n
0
0
4b 1,3,5...
4 sen sen3 sen5( ) ......
1 3 5
n
a
a
Vn denean
n
V t t tv t
3sin sin 60
2 2
D
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 10
VA0, VB0 eta VC0 tentsioak elkarrekiko 120 º desfasatutako hiru uhin karratu izango
dira eta honako itxura edukiko dute:
Bestalde VAB eta VAN -ren ekuazioak:
VLINEA-LINEA efikaza ateratzeko formulak:
Eta hurrengo formularekin nahi den harmonikoaren emaitza jakin daiteke:
h = 6n ± 1 (n= 1,2,3....) delarik.
Formula hauek kontutan izanik linea-lineako funtsezko harmonikoaren balore
efikazaren balioa gure simulazioan 0.78 × 100 = 78v izango da eta bere gailurreko balore
efikazarena 78 × √2 = 110V. Emaitza hauek simulazioen grafikoan (2.2.12. irudia) ateratzen
zaizkigun berberak dira.
ABLineLineLL VVV
ddd
RMSLL VVV
V 78.06
2
4
2
3)(1
....9sin
9
17sin
7
15sin
5
13sin
3
1sin
2.
40 wtwtwtwtwt
Vv d
A
....9sin
9
1)
3
2(7sin
7
1)
3
2(5sin
5
13sin
3
1)
3
2sin(
2.
40 wtwtwtwtwt
Vv d
B
...13sin.
13
111sin
11
17sin
7
15sin
5
1sin.
2wtwtwtwtwtVv dAN
...13sin.
13
111sin
11
17sin
7
15sin
5
1sin.
32wtwtwtwtwtVv dAB
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 11
2.2.12. Inbertsore trifasikoen harmonikoak simulaturik.
Maiztasun baxuko VAB-ren harmonikoak agertzen dira eta hiruren harmoniko
anizkoitzak desagertu ( ikusi 2.2.12. eta 2.2.13. irudiak ).
2.2.13. Inbertsore trifasikoen harmonikoak teorikoki.
2.3. FASE DESPLAZAMENDUA.
Fase-desplazamenduko kontrolean, ziklo-erdi bakoitzeko, pultsu bakarraren zabalera
modulatzen da. Irteerako tentsioa kontrolatzeko teknikarik sinpleena da. Metodo hau
erabiltzeko zubidun egitura hautatu beharra dago, beste egiturekin ez baita posible.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 12
2.3.1. VSI inbertsore monofasikoak.
2.3.1. Inbertsore monofasikoa.
Lehen, TR1 eta TR4 aldi berean kitzikatzen ziren. Orain, bien artean α graduko desfasea
egongo da. Irteerako emaitza (Vo) D = 180 - α pultsu-zabalera duen tentsio ia karratua izango
da (ikusi 2.3.2. irudia ).
2.3.2. Inbertsore monofasikoaren uhinak.
Harmoniko nagusiaren anplitude baxuak lortu nahi badira, harmoniko altuen erlazioa
asko igotzen da eta seinalearen kalitatea asko okertu. Vo1 aldatu daiteke, baina normalean
teknika hau ez da erabiltzen. 2.3.3. irudian ikus dezakegu bere uhina. Transistoreetako
kitzikatze-seinaleak egoki desfasatuz, irteerako tentsioari dagokion α angelua kontrola
daiteke, kargaren tentsio efikaza aldatuz.
2.3.3. Irteerako tentsioaren uhinak.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 13
Vo1-ren gailurreko tentsioa zein den jakiteko formula hau erabiliko dugu:
Eta Vo -ren uhinaren Fourier-en garapena egin ostean:
2.3.4. irudian irteerako tentsioaren distortsio harmonikoa ikus daiteke. Funtsezko
uhina, 3. eta 5. harmonikoen anplitudeen pultsu-zabaleraren arteko ezberdintasunak agertzen
zaizkigu. 120 º-tik hurbilen dagoen eremuan aurkitzen da distortsiorik txikiena. 3. harmonikoa
iragazten zailena, minimoa da.
2.3.4. Harmonikoak α-ren arabera.
2.4. PULTSU ASKOREN ZABALERA MODULATZEA (PWM).
Metodo honen oinarria periodo bakoitzeko pultsu askoren zabalera lege jakin baten
arabera aldatzea da. Anplitude konstanteko eta zabalera aldakorreko pultsuok egiaztatzeko, bi
uhin ditugu: uhin garraiatzailea (beti triangelu-formakoa) eta uhin modulatzailea (karratua,
triangelu-formakoa, sinusoidala, trapezoidala, etab. izan daiteke).
1
4. 180ˆ ( )sin( )2
dVVo
a
p
-=
0
n
0
0
2 n D n 3b sen sen sen
2 2 2
3 5sen sen sen
4 2 2 2( ) sen sen 3 sen 5 ......1 3 5
n
a
a
V n
n
D D DV
v t t t t
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 14
2.4.1. Pultsu askoren zabalera modulatzea (PWM).
Modulaziorik gabe, 2.4.1. irudiko lehenengo uhin karratua lortzen da. Arazoa kasu
honetan maiztasun baxuko harmonikoak agertzen direla da, uhin karratuaren harmonikoak.
Harmoniko funtsezkoaren anplitudea ez baita aldatzen zuzenki ma-rekin.
Vo1 = 4/ × Vd = 1.27 × Vd.
Modulazioa, maiztasuna edo faseak kontrolatuz egitea, guk modulazio-indizea
definitzen dugun moduaren arabera izaten da. Hau da:
Modulazio-indizea (ma) deituko diogu fasearen desbideratzeari deitzen zaio.
Harmonikoen anplitudea, beraz, ma-ren menpe dago.
Maiztasun-erlazioa (mf) frekuentzien erlazioa izan ohi da. Bakoitia, irteerako
harmonikoak bakoitiak direlako, eta 9 baino handiagoa izaten da. fs triangeluarraren edo
eramaileen maiztasuna da. f1 kontroleko seinalearen maiztasuna edo modulatzailearena, eta
baita harmoniko nagusiaren maiztasuna ere.
2.4.1. Gain-modulazioa (ma > 1).
Gain-modulazioaren helburua irteerako funtsezko tentsioaren anplitudea handitzea da,
oinarrizko harmonikoaren anplitudea baino handiagoa bihurtuz. Horri esker, erdiko pultsuak
tri
controla
V
Vm
ˆ
ˆ
1f
fm s
f
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 15
pultsu bakarrean elkartzen dira (ikusi 2.4.1. irudia ), horrela, seinaleak azalera gehiago
edukiko du eta beraz, anplitude handiagoa izango du eta hori lortzea da helburua.
2.4.2. Irudia.
Gain-modulazioari dagozkion harmonikoak, ma = 2.5 eta mf = 15 den kasuetarako
2.4.3. irudian agertzen dira. Ma=1 bada, Vo1 = Vd lortzen dela ikusten da grafikoan.
2.4.3. Gain-modulazioak sortutako harmonikoak.
Oro har, harmonikoak agertzen badira interesgarria da hauek maiztasun altukoak
izatea, errazagoa baita berauek murriztea. Garrantzitsua da tentsio eta korrontearen arteko
harmonikoak aztertzea. Baita mf handia izatea; hau da; seinale triangeluarraren maiztasuna
handia izatea, kHz ingurukoa. Maiztasun horren muga, potentziako osagaien kommutazioan
gertatzen diren galerak ezartzen du.
Karga induktiboetan (motorrak) ematen diren korrontearen harmonikoak Ioh murriztu
egiten dira tentsioaren harmonikoen maiztasuna altua bada. Ikusi hurrengo espresioa:
22 22
o o oh h ho h
h
V V VI
Z f h LR f h L
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 16
Horrela, kargan, korronteak normalean harmoniko nagusiaren balioa hartzen du eta
kizkurdura baxua edukiko du maiztasun altuko harmonikoak daudelako. Komenigarria da,
baita ere, mf handia izatea eta seinale triangeluarra maiztasun handikoa izatea, kHz ingurukoa.
2.4.4. irudian tentsioa eta korrontearen uhinak karga induktiboarekin agertzen dira. Seinale
baliagarria Vo1 da.
2.4.4. Irteerako tentsioa eta korrontea
Helburua harmonikorik gabeko seinalea lortzea da, harmonikoak ez baitira
desiragarriak eta iragazkien bidez ezabatu daitezke. Iragazkien maiztasun-ebaki balioa ( fc ),
harmoniko nagusiaren maiztasunak baino handiagoa, eta ezabatu nahi den lehenengo
harmonikoaren maiztasuna baina baxuagoa izan behar du. Iragazkia egokia izan dadin tarte
hau handia izan behar da. Adibidez:
Harmoniko nagusia f1 bada eta lehenengo harmonikoa 3f1 bada maiztasun-ebakiak
bien artean egon behar du, fc=2f1. Iragazkiak zerbait murriztu egingo du harmoniko nagusia.
Lehenengo harmonikoa agertzen bada 15f1-era eta fc =2f1 aukeratzen bada 15f1-ko
harmonikoa oso murriztuta egongo da (tarte handia dagoelako fc eta 15f1-en artean eta
iragazkiak normalean 20dB/dek edo 40dB/dek murrizten dute).Iragazkien maiztasunaren ebaki
balioak eta iragazkien erabilitako osagaien balioak erlazionatuta daude :
Horrela, f1=50Hz bada, eta lehenengo harmonikoa 21f1=1050Hz bada, fc = 4f1 =
400Hz aukeratu daiteke, eta beraz kondentsadorearen eta harilaren balioak baxuagoak
izango dira.
2º ordenako iragazkia formula honen bidez espresatu daiteke:
2.4.2. Inbertsore VSI monofasikoa PWM sinusoidala eta aktibazio bipolarra.
Irteerako tentsioa sinusoidalki modulatzeko, seinale sinusoidal bakarreko triangelu-
formako erreferentzia-seinalearen arabera egin daiteke (ikusi 2.4.6. irudia). Ondoriozko
kontrolak, seinaleak elkartzen diren bakoitzean transistorea kitzikatzen du, eta transistore
horren osagarriari kitzikapena kentzen dio. Emaitza bi mailako irteerako tentsioa izango da:
+E eta –E eta ez da egongo 0 tentsio-mailarik.
1 2º ordeneko iragazkia
2fc
LC
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 17
2.4.5. Aktibazio bipolarraren eskema.
Aktibazio bipolarrak, uhin sinusoidal bat uhin triangeluar batekin konparatzen du eta
uhin karratu bat sortzen du. VSI inbertsore monofasikoa PWM sinusoidalarekin eta aktibazio
bipolarraren uhinak 2.4.6. irudia ikusi daiteke.
2.4.6. Uhinak.
Uhin karratuan agertzen diren harmonikoak, hau da, 3,5,7,11 …, desagertu egingo
dira. Seinale triangeluarraren maiztasun bereko harmonikoak eta hauen aldameneko
harmonikoak azaltzen dira, 2.4.7. irudia.
Ziklo-erdiko pultsu kopurua handitzean, harmonikoen ehunekoa konstante mantentzen
da, baina harmonikoak maiztasun handietarantz urruntzen dira eta horrela, errazago iragazi
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 18
ahal izango dira. Baina ziklo-erdiko pultsu-kopurua handiagotzeak transistoreetako
kommutazioko galerak eragiten ditu.
2.4.7. Harmonikoak.
Hurrengo formulak; lehenengo harminikoaren gailurreko tentsioaren baloreak
aurkitzeko dira, ma-ren arabera. ma ≤ 1.0 bada, orduan, ebazpen bat izan dezake. Baina ma >
1.0 bada, bere baloreak maximo batetik minimo batera joango dira.
Hurrengo taula honetan, Fourierren koefiziente normalizatuak (Vo)h / Vd), ikus
daitezke aktibazioa bipolarra denean:
2.4.1. Taula
2.4.3. VSI inbertsore monofasikoa PWM sinusoidala eta polobakarreko
aktibazioarekin.
Eskematikoki VSI inbertsore monofasikoa PWM sinusoidalarekin eta polobakarreko
aktibazio nolakoa den ikusten da 2.4.8. irudian.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 19
2.4.8. Polobakarreko aktibazioaren eskema.
VSI inbertsore monofasikoa PWM sinusoidalarekin eta polobakarreko aktibazioarekin
sortzen diren uhinak hurrengo irudian daude.
2.4.9. Teoriako uhinak polobakarreko aktibazioarekin.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 20
Oinarriko seinalearen anplitudea ma-rekin kontrolatzen da.
2.4.11. irudian ikusten den bezala, harmonikoak eramaileek duten maiztasunaren
bikoitzetan eta honen anizkoitzetan ematen dira.
2.4.10. Polobakarreko aktibazioarekin teoriako harmonikoak.
Fourier-en koefizienteak (Vo)h / Vd) normalizatuak polobakarreko aktibazioa den
kasurako:
2.4.2. Fourier-en koefizienteak (Vo)h / Vd) normalizatuak.
2.4.4. VSI inbertsore trifasiko sinusoidala.
Inbertsore monofasiko bakoitzaren eroateko aginduak elkarrekiko 120 º desfasatuta
daude, sistema trifasikoari dagozkion tentsioak lortzeko.
01ˆ
a dV m V ( 1.0)am
01
4ˆ .d dV V V
( 1.0)am
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 21
2.4.11. Inbertsore trifasikoa.
Adar bereko transistoreen arteko kontrol-aginduak osagarriak dira: TR1/TR2,
TR3/TR4,TR5/TR6 eta abarren arteko aginduak 120 º desfasatuta daude. TR1 itxita dagoenean,
TR2 irekita egon behar da derrigorrez.
Modulazio sinusoidala karga izar erara duelarik eta aktibazio bipolarrarekin
simulatzeko sortu dugun zirkuitua 2.4.12. irudian ageri dena da.
2.4.12. Aktibazio bipolarrarekin simulatzeko zirkuitua.
VAN, VBN eta VCN tentsioen batez besteko balioa berbera denez, hurrengo formulak
betetzen dira , hortaz, sistema trifasiko orekatu bat da:
VAB = VAN - VBN = 0
VBC = VBN - VCN = 0
VCA = VCN - VAN = 0
VAB + VBC + VCA = 0
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 22
2.4.13. Inbertsore trifasikoaren uhinak aktibazio bipolarrarekin.
2.4.14. Inbertsore trifasikoaren simulazioko uhinak aktibazio bipolarrarekin.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 23
Simulaturik agertzen zaizkigun uhinak ikusirik, V1-V2 grafikoa (2.4.14. irudia) ±vd
(±100) bitartean dabil, teoriako grafikoan bezala.
2.4.15. VAN-ren harmonikoak.
Harmonikoak aztertzen baditugu, 2.4.15. irudian, simulaturik edo 2.4.16. irudian
teorikoki; seinale triangeluarraren maiztasuneko (1000Hz) aldameneko harmonikoak azaltzen
dira. Orokorki, harmonikoak agertzen badira interesgarria da hauek maiztasun altukoak izatea,
errazagoa baita berauek murriztea. Normalean, mf hiruren anizkoitza da eta 9 baino
handiagoa. Harmonikoen maila ma-ri bakarrik dagokio. 2.4.16. irudian ikusten den bezala,
harmoniko bakoitiak agertuko zaizkigu mf-en zentratuak. Agertzen diren harmonikoen
errepresentazioa:
2.4.16. Teoriako harmonikoak.
Lehenengo harmonikoaren gailurreko tentsio eta linea-lineako balio efikaza formula
hauekin ateratzen da:
2.)ˆ( 1
daAN
VmV
dadaANRMSLL VmVmVV 612.022
3)ˆ(
2
31)(1
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 24
Eremu linealean, irteerako tentsioaren funtsezko frekuentzia zuzenki aldatzen da ma
anplitudearen modulazio ratioarekin (Ikusi 2.4.17. irudia.) . Ma kontrolatuz anplitudea
kontrolatzen da.
2.4.17. Eremuak ezberdinak ma -ren arabera.
Formulak erabiliko ditugu lehenengo harmonikoaren balorea konprobatzeko. 2.4.12.
irudian datuak kontuan hartuta, Fs = 1000 Hz eta F1= 50 Hz emaitzak lortuko ditugu eta
horrela, mf -k zenbateko balioa duen jakingo dugu:
ma kontrolatuz gero, anplitudea kontrolatzen da. Horrela, lehenengo harmonikoaren
gailurreko tentsioa neutroarekiko hauxe izango da:
= 0.80×100/2 = 40 v
Harmonikoen grafikoko balio berbera ateratzen zaigu (2.4.15. irudia), eta baita linea-
lineako lehenengo harmonikoaren balio efikaza ere:
= 0.612×0.80×100 = 49 v
= 1000/50 = 20
= 0.80/1 = 0.80
1f
fm s
f
tri
controla
V
Vm
ˆ
ˆ
2.)ˆ( 1
daAN
VmV
dadaANRMSLL VmVmVV 612.022
3)ˆ(
2
31)(1
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 25
Gain-modulazioan:
2.4.18. Gain-modulazioa simulatzeko zirkuitua aktibazio bipolarrarekin
Gain-modulazioa simulatzeko aktibazio bipolarrarekin 2.4.18. irudiko zirkuitua eraiki
dugu. 0.98-tik 2.45-era igo dugu lineako sinusoidalaren tentsioa.
2.4.19. Gain-modulaziozko uhinak.
= 2 /1 = 2 tri
controla
V
Vm
ˆ
ˆ
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 26
2.4.19. irudian, gain-modulazioan simulaturik ateratzen diren uhinetan; V1-V2
grafikoa ±vd (±100) bitartean dabil.
2.4.20. Teoriako harmonikoak.
VAN-ren 2.4.20. eta 2.4.21. irudiko harmonikoak kontuan hartuta, maiztasun baxuko
harmonikoak agertzen dira, uhin karratuarekin eginiko modulazioan bezala.
2.4.21. VAN-ren harmonikoak.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 27
2.5. INBERTSOREAK KORRONTE BEGIZTAZ KONTROLATUAK.
KZ edo KAko motorrak kontrol mota ugaritan, kargako korrontea inposatu egin behar
izaten da. KZko motorretan, berriz, inbertsorearen ordez chopperra erabili ohi da. Kontrol
mota hau energia berriztagarrietatik energia sarera itzuli nahi izaten denean erabiltzen da.
2.5.1. Korronte kontrola histeresi dun konparadorea erabiliz.
2.5.1. irudian ikusten da grafikoki, nola kontrolatzen den korrontea, histeresidun
konparadore batekin. Sistema honek kommutazio maiztasuna aldakorra du. Egiteko sistema
erraza da.
2.5.1. Korrontea kontrolatzeko zirkuitua.
2.5.2. irudian zirkuitu honek sortzen dituen uhinak ikus ditzakegu. Histeresi
margenaren tartean ari da oszilatzen. Oszilatze hau, IA korrontea eta kargaren (R L E) menpe
dago, eta arazoa bat izan ohi da.
2.5.2. IA-ren oszilatzea.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 28
2.5.2. Korronte kontroladorea erreguladorea.
Eskematikoki, nola kontrolatzen den korrontea, PI-a eta PWM erabiliz ikusten da
hurrengo irudian. Honek, maiztasun finko batean lan egiten du eta gehien erabiltzen den
erreguladore mota da.
2.5.3. Korronte kontroladorea erreguladorea.
2.5.3. Korrontez elikaturiko sarrera duen inbertsore trifasikoa ( CSI ).
CSIek edo korrontez elikaturiko sarrerek abantailak dituzte: karga babesturik aurkitzen
da, etengailuaren puntako korronteak mugatzen dituzte. Arazoa hauxe da: duen induktantzia
handia, zirkuituaren erantzuna moteltzen baitu. Gainera, etengailuetan, korrontearen bat-
bateko aldaketatik babesteko snubberrak ipini behar dira kommutadoreetan eta normalean
potentzia handiko aplikazioetan erabiltzen da.
2.5.4. Korrontez elikaturiko sarrera duen inbertsore trifasikoa.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 29
2.5.5. irudian, inbertsore trifasikoan kondentsadoreak jartzen dira tiristoreak 0-tik
iragaten direnean denbora gehiago eraman ez dezaten.
2.5.5. Inbertsore trifasikoa kondentsadoreekin.
Uhin formak CSI inbertsore trifasiko batean 2.5.6. irudian agertzen dira. Bertan,
tiristore bakoitzak noiz lan egiten duen ikus dezakegu eta baita abar bakoitzetik noiz ari den
korrontea igarotzen ere.
2.5.6. Uhin formak CSI inbertsore trifasiko.
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 30
2.6. ARIKETA.
Zubidun inbertsorea erabiliz, PWM modulazio sinusoidala bipolarrarekin. 50 Hz-ko
tentsioa sortzen da karga RL-rentzat. Zubiaren sarrera 100 V da, modulazio indizea ma = 0.8
da eta maiztasun modulazio erlazioa mf = 21 (triangeluarraren maiztasuna ftri =mf × 50 =
1050. Kargaren balioak R = 10 Ohm eta L=20 mH dira.
Ebatzi 50 Hz-ko harmonikoaren tentsio eta korrontearen anplitudea, kargan
erresistentziak xurgatzen duen potentzia, eta kargako korrontearen THDa.
2.5.1. Taula
2.5.1. Zirkuitua.
Harmoniko nagusiaren anplitudea:
Korrontearen harmoniko nagusiaren anplitudea:
mf = 21 bada, lehenengo harmonikoak n=19, 21 eta 23 azaltzen dira:
TR
1
TR
2
D1
D2
karga
+
Vd
-
0A B
TR
3
TR
4
D3
D4
+
- V
o
N
1ˆ . 0.8.100 80a dV m V V= = =
( )
11
22
ˆ 806.77
10 1 2 50 0.02
VÎ A
p
== =
+ × × × ×
21
19 23
ˆ 0.82 100 82
ˆ ˆ 0.22 100 22
V V
V V V
= × =
= = × =
POTENTZIA ELEKTRONIKOA INBERTSOREAK
Eibarko IITUE 26ko IRA 31
Potentzia maiztasun bakoitzean izango da:
Kargak xurgatzen duen potentzia:
Kargako korrontearen THD-a kalkulatzeko:
( ) ( )
( ) ( )
1 211 21
2 22 2
19 2319 23
2 22 2
ˆ ˆ80 826.77 0.619
10 1 2 50 0.02 10 21 2 50 0.02
ˆ ˆ22 220.183 0.13
10 19 2 50 0.02 10 23 2 50 0.02
V VÎ A Î A
V VÎ A Î A
p p
p p
= == = = =
+ × × × × + × × × ×
= == = = =
+ × × × × + × × × ×
( ) ( )
( ) ( )
2 22 2
1 1, 21 21,
2 22 2
19 19, 23 23,
6.77 0.61910 230.5 10 1.93
2 2
0.183 0.1310 0.168 10 0.042
2 2
RMS RMS
RMS RMS
P I R W P I R W
P I R W P I R W
æ ö æ ö= = × = = = × =ç ÷ ç ÷
è ø è ø
æ ö æ ö= = × = = = × =ç ÷ ç ÷
è ø è ø
1 19 21 23 230.5 0.168 1.93 0.042 232.64P Pn P P P P W= » + + + = + + + =å
( ) ( ) ( ) ( )2 2 2 2
,
2
1,
0.619 / 2 0.183/ 2 0.13/ 20.097 %9.7
6,77 / 2
n RMS
n
I
RMS
I
THDI
¥
=+ +
= » = =
å