ispravljanje (ac-dc) - rekapitulacija

FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

ZAVOD ZA ELEKTROSTROJARSTVOI AUTOMATIZACIJU 2010.

ISPRAVLJANJE (AC-DC)- REKAPITULACIJA

UČINSKA ELEKTRONIKA

Ak. god. 2010/2011 Zagreb,

Paradigma učinske elektronike je skup pravila i metoda za rješavanje nelinearnih mreža s elektroničkim ventilima za pretvorbu obilježja električne energije i za upravljanje tokom električne energije.

Učinska elektronika je dio elektronike (najbliži rod) koji se koristi za pretvorbu obilježja električne energije i za upravljanje tokom električne energije (vrsna razlika).

Elektronički učinski pretvarač je operativna jedinica za elektroničku pretvorbu koja sadrži jedan ili više elektroničkih ventila, te transformatore, filtre i upravljačke sklopove ako je potrebno i ostale pomoćne sklopove ako ih ima.

Elektronička učinska pretvorba je mijenjanje jednog ili više obilježja električne energije bez značajnog gubitka snage upotrebom elektroničkih komponenti.

Elektronička sklopka je operativna cjelina koja ima samo neke funkcije mehaničke sklopke.

Topologija pretvaračkog sklopa je raspored sklopki. Topologiju predočuje shema pretvaračkog sklopa.

Topološko stanje pretvaračkog sklopa predočuje tablica karakte-rističnih intervala rada; ona popisuje sve karakteristične intervale rada i iskazuje koje sklopke su otvorene ili zatvorene u pojedinom karakterističnom intervalu rada.

Funkcije pretvarača

IZMJENIČNAPRETVORBA

ISTOSMJERNAPRETVORBA

IZRAVNA IZRAVNA

NEIZRAVNANEIZRAVNA

∼ –

∼ –

– ∼

tok energije

ISPRAVLJANJE

IZMJENJIVANJE

ISTOSMJERNAPRETVORBA

IZMJENIČNA

PRETVORBA

Faktor snage iskazuje koliko se angažira prividne snage za dobivanje djelatne snage.

ISKLAPANJE VENTILA

Isklapanje ventila je proces smanjenja struje kroz ventil na nulu i preuzimanje zapornog odn. blokirnog napona.

Komutacija ventila je posebna vrst isklapanja ventila kod kojega struja ventila koji vodi prelazi na neki drugi ventil pretvaračkog sklopa.

Trajanje komutacije je to duže što je struja trošila veća i što su komutacijski induktiviteti veći, a to kraće što je komutacijski napon manji.

Napon na trošilu tijekom komutacije jednak je srednjoj vrijednosti napona koji su izazvali komutaciju, ako su komutacijski induktiviteti u granama jednaki.

Metode analize pretvaračkih sklopova

metoda energetskih odnosa

metoda karakterističnih intervala rada

metoda nadomjesnog izvora

metoda simulacije.

Zaključci glede jednofaznih diodnih spojeva

Osnovni sklopni element je preklopka (dvopoložajna).

Iz karakteristika jednofaznog spoja s porednom diodom ili jednofaznog spoja sa srednjom točkom mogu se izvesti karakteristike jednofaznog mosnog spoja.

Jednofazni spoj s porednom diodom i jednofazni spoj sa srednjom točkom naziva se polumosni spoj.

Jednofazni mosni spoj nije pogodan za ekstremno niske napone, jer struja trošila prolazi kroz dvije diode.

U jednofaznom mosnom spoju, za jednaki izlazni napon, naponsko naprezanje dioda je dva puta manje od onog u spoju s porednom diodom ili od onog u spoju sa srednjom točkom.

Zaključci glede trofaznih diodnih spojeva

Osnovni sklopni element je preklopka (tropoložajna).

Iz karakteristika trofaznog spoja sa srednjom točkom mogu se izvesti karakteristike trofaznog mosnog spoja.

Trofazni mosni spoj nije pogodan za ekstremno niske napone jer struja trošila prolazi kroz dvije diode.

U trofaznom mosnom spoju, za jednaki izlazni napon, naponsko naprezanje dioda je dva puta manje od onog u trofaznom spoju sa srednjom točkom.

Kriteriji usporedbe diodnih spojeva

pulsnost istosmjernog napona

faktor snage λ

tipna snaga transformatora.

Rezultati usporedbe

Vrsta spoja Pulsnost Faktor snage

Normirana tipnasnaga transformatora

jednofazni spoj s porednom diodom

1 0,9 1,34

jednofazni spoj sa srednjom točkom

2 0,9 1,34

jednofazni mosni

spoj

2 0,9 1,11

trofazni spoj sa srednjom točkom

3 0,83 1,35

trofazni mosni spoj 6 0,96 1,05

Diodni ispravljački spojevi

Komutacija; definicija, utjecaj parametara na trajanje komutacije, kut komutacije.

Utjecaj komutacije na srednju vrijednost napona kod pojedinih ispravljačkih spojeva.

Tiristorski usmjerivački spojevi

Upravljačka karakteristika daje ovisnost srednje vrijednosti izlaznog napona Vd o kutu upravljanja ; parametar je srednja vrijednost struje trošila Id.

Izlazna karakteristika daje ovisnost srednje vrijednosti izlaznog napona Vd o srednjoj vrijednosti struje trošila Id; parametar je kut upravljanja .Upravljačka karakteristika je nelinearna; srednja vrijednost izlaznog napona opada s kosinusom kuta upravljanja.

Izlazna karakteristika je linearna; srednja vrijednost izlaznog napona opada linearno s povećanjem istosmjerne struje. Linearnost vrijedi pod uvjetom da se sve može zanemariti osim komutacijskog induktiviteta.

Faktor snage je manji od 1 zbog:

kuta upravljanja

kuta komutacije

harmonika struje mreže.

Izmjenjivački način rada upotrebljava se, primjerice, za kočenje nezavisnog istosmjernog motora reverziranjem struje uzbude.

Izmjenjivački način rada

u=-1

-----------------------------------

Najveći mogući kut upravljanja

ω

tγ q

maks(kut nesigurnosti položaja okidnih impulsa)

(kut nesimetrije trofaznog sustava napona)

Tiristorski rezonantni izmjenjivački spojevi

Uvjet rada: trošilo je kapacitivno, tj. rezonantna frekvencija titrajnog kruga je veća od sklopne frekvencije izmjenjivača.

Regulacijske karakteristike usmjerivača

r

rsTrr sT

KKsG r

1e)(

Prijenosna karakteristika nakon linearizacije

Kružni dijagram usmjerivača

Izobličenje mrežnog napona