UKŁADY
UKŁADY
ENERGOELEKTRONICZNE
ENERGOELEKTRONICZNE
W GRZEJNICTWIE
W GRZEJNICTWIE
Falownik szeregowy
Cz. V.
UKŁADY
UKŁADY
ENERGOELEKTRONICZNE
ENERGOELEKTRONICZNE
W GRZEJNICTWIE
W GRZEJNICTWIE
Falownik szeregowy
Cz. V.
Na poprzednich wykładach (1)
Na poprzednich wykładach (1)
Ł
3
Ł
2
L
O
R
O
C
S
i
D
4
C
d
U
d
Ł
1
D
1
Ł
4
D
2
D
3
u
C
u
O
Schemat falownika napięcia z diodami zwrotnymi
Kończymy omawianie falownika szeregowego
Kończymy omawianie falownika szeregowego
mostkowego z diodami zwrotnymi
mostkowego z diodami zwrotnymi
Na poprzednich wykładach (2)
Na poprzednich wykładach (2)
1.
Moc bardzo silnie zależy
od
s
/
o
oraz
o
/
o
.
2.
Niebezpiecznym punktem
pracy może być
s
/
o
=1
przy małej wartości
o
/
o
- wtedy prąd bardzo
rośnie i może nastąpić
uszkodzenie elementów.
3.
Moc można zmieniać
przez zmianę pulsacji
sterowania
s
(okresu
sterowania T
s
) i to w
bardzo szerokich
granicach.
4.
Przy stałej wartości T
s
zmiana parametrów
obwodu powoduje zmianę
o
/
o
oraz
s
/
o
, a tym
samym zmianę mocy.
P
r
ą
d
o
s
sw
f
I
w
z
a
l
e
ż
n
o
ś
c
i
o
d
p
a
r
a
m
e
t
r
u
o
o
Moc falownika
Moc falownika
P
w
= I
sw
Na
Na
poprzednich
poprzednich
wykładach (3)
wykładach (3)
a)
tryb 1
d)
tryb 4
b)
tryb 2
c)
tryb 3
e)
tryb 5
t [ s ]
Porównanie przebiegów i(t) oraz u
c
(t) w różnych trybach pracy falownika.
Wszystkie
przypadki dotyczą
tego samego
falownika – różna
jest tylko
częstotliwość f
s
przełączania
łączników
Przebiegi w różnych
Przebiegi w różnych
trybach w
trybach w
jednakowej skali
jednakowej skali
Na poprzednich wykładach (4)
Na poprzednich wykładach (4)
Względny czas
przewodzenia
diod
o
s
dw
f
t
o
o
w zależności
od
parametru
Regulacja mocy falownika tyrystorowego (1)
Regulacja mocy falownika tyrystorowego (1)
2
T
t
o
2
dw
o
s
dw
f
t
Wykorzystując
zależności
oraz
o
s
sw
f
I
można narysować wykres
dw
sw
t
f
I
P
r
ą
d
dw
sw
t
f
I
w
z
a
l
e
ż
n
o
ś
c
i
o
d
p
a
r
a
m
e
t
r
u
o
o
Regulacja mocy falownika tyrystorowego (2)
Regulacja mocy falownika tyrystorowego (2)
Na poprzednich wykładach (5)
Na poprzednich wykładach (5)
Zmiana parametrów wsadu z
Zmiana parametrów wsadu z
temperaturą (1)
temperaturą (1)
P rz y k łado w a zależ no ść p aram etró w o bw o d u rez o nanso w ego o d tem peratu ry
dla w sadu ferro m agn ety czn ego
na po dsta w ie: R o da c ki T : , M a ko sz A .: „ Stero w a nie fa lo w nika p rą du do na grzew a nia ......”
]
[ C
]
[ C
]
[
o
R
]
[ H
L
o
(
1*
)
f
L
R
o
o
,
Zmiana parametrów wsadu z
Zmiana parametrów wsadu z
temperaturą (2)
temperaturą (2)
]
[ C
]
[ C
Z
a
l
e
ż
n
o
ś
ć
p
a
r
a
m
e
t
r
ó
w
o
o
r
a
z
o
o
d
t
e
m
p
e
r
a
t
u
r
y
,
f
o
o
,
o
o
Zmiana parametrów wsadu z
Zmiana parametrów wsadu z
temperaturą (3)
temperaturą (3)
]
[ C
Z
a
l
e
ż
n
o
ś
ć
p
a
r
a
m
e
t
r
u
o
o
o
d
t
e
m
p
e
r
a
t
u
r
y
,
f
o
o
o
o
(
1a*
)
Zmiana parametrów wsadu z
Zmiana parametrów wsadu z
temperaturą (4)
temperaturą (4)
Zostanie zasymulowana praca
falownika przy:
–
f
s
= const,
s
/
o
= const
Odpowiednie obliczenia – ćwiczenie C6
Sterowanie przy stałej wartości
Sterowanie przy stałej wartości
f
f
s
s
(1)
(1)
o
s
w
P
]
[ C
]
[ C
Początkowa wartość
s
/
o
= 0,84
(
2*
)
Sterowanie przy stałej wartości
Sterowanie przy stałej wartości
f
f
s
s
(2)
(2)
Początkowa wartość
s
/
o
= 1,0
(
3*
)
o
s
w
P
]
[ C
]
[ C
Sterowanie przy stałej wartości
Sterowanie przy stałej wartości
f
f
s
s
(3)
(3)
Początkowa wartość
s
/
o
= 1,2
(
4*
)
o
s
w
P
]
[ C
]
[ C
Sterowanie przy stałej wartości
Sterowanie przy stałej wartości
f
f
s
s
(4)
(4)
Wnioski:
• ze zmianą temperatury zmieniają się
o
oraz
s
/
o
,
• powoduje to zmiany mocy z temperaturą,
• przebieg mocy zależy od częstotliwości
sterowania f
s
,
• przy takim sterowaniu „brak kontroli” nad
mocą,
• takie sterowanie nie jest praktycznie
stosowane,
• przy wsadach nieferromagnetycznych
zmiany mocy
z temperaturą są znacznie mniejsze.
Sterowanie przy stałej wartości
Sterowanie przy stałej wartości
s
s
/
/
O
O
(1)
(1)
s
/
o
= 0,94
(
5*
)
w
P
]
[ C
]
[ C
]
[kHz
f
s
Przy takim sterowaniu f
s
zmienia się z temperaturą
tak samo jak
o
Sterowanie przy stałej wartości
Sterowanie przy stałej wartości
s
s
/
/
O
O
(2)
(2)
s
/
o
= 1,0
Przy takim sterowaniu f
s
zmienia się z temperaturą
tak samo jak
o
w
P
]
[ C
]
[ C
]
[kHz
f
s
Sterowanie przy stałej wartości
Sterowanie przy stałej wartości
s
s
/
/
O
O
(3)
(3)
Wnioski:
• ze zmianą temperatury zmieniają się
o
oraz
s
,
• powoduje to zmiany mocy z temperaturą,
• zmiany mocy przy takim sterowaniu są też
znaczące, ale mniejsze, niż przy sterowaniu
ze stałym f
s
,
• te zmiany wynikają ze zmiany
o
/
o
[9],
• są największe przy
s
/
o
= 1.
Sterowanie przy stałej mocy
Sterowanie przy stałej mocy
Takie sterowanie wymaga zmian zarówno f
s
, jak i
s
/
o
,
Nie jest trudne do zrealizowania w praktyce:
• przy stałym napięciu zasilającym należy
tak sterować, aby utrzymywać stałą
wartość prądu wejściowego falownika.
„
„
Twarde”
Twarde”
przełączanie
przełączanie
łączników
łączników
1. Uproszczony
schemat
twardego
przełączania
łączników (
1*
,
2*
)
2. Twarde
przełączanie
tranzystora
MOSFET
„
„
Twarde” wyłączanie diody
Twarde” wyłączanie diody
1
4
S
t
dt
di
t
dt
di
I
rr
R
R
rr
S
dt
di
Q
I
R
rr
rr
1
2
4
5
t
t
S
Warunki przełączania kluczy w falowniku -
Warunki przełączania kluczy w falowniku -
sposób sterowania 2
sposób sterowania 2
Ł
3
Ł
2
L
O
R
O
C
S
i
D
4
C
d
U
d
Ł
1
D
1
Ł
4
D
2
D
3
u
C
u
O
Schemat falownika napięcia z diodami zwrotnymi
(
3*
)
Przełączanie ZCS
Wada: duże napięcie na
łączniku w chwili jego
załączania
Warunki przełączania kluczy w falowniku -
Warunki przełączania kluczy w falowniku -
sposób sterowania 1
sposób sterowania 1
Napięcia na
nieprzewodzącyc
h łącznikach (
4*
)
Warunki przełączania – podobne jak w sposobie 2,
nawet nieco korzystniejsze, ponieważ oraz
d
T
U
U
'
d
T
U
U
'
'
Warunki przełączania kluczy w falowniku -
Warunki przełączania kluczy w falowniku -
sposób sterowania 4
sposób sterowania 4
(
5*
)
0
t
1
t
2
t
i
T
s
=T
o
Przebieg prądu w falowniku napięcia z diodami zwrotnymi w trybie 4
Przełączanie ZCS
Warunki przełączania kluczy w falowniku -
Warunki przełączania kluczy w falowniku -
sposób sterowania 3
sposób sterowania 3
(
6*
)
1. Bardzo niekorzystne warunki przy załączaniu
tranzystorów:
• „twarde” przełączanie,
• wsteczny prąd diody dodaje się do prądu
tranzystorów.
2. Korzystne warunki przy wyłączaniu tranzystorów:
• naturalna komutacja prądu z tranzystora na
diodę.
Warunki przełączania kluczy w falowniku -
Warunki przełączania kluczy w falowniku -
sposób sterowania 5
sposób sterowania 5
(
7*
)
1. „Twarde” wyłączanie tranzystorów:
2. Korzystne warunki przy załączaniu
tranzystorów:
• naturalna komutacja prądu z diody na
tranzystor.
26
Dziękuję
Dziękuję
za uwagę
za uwagę
Radosnych Świąt
Radosnych Świąt
Zmartwychwstania Pańskiego
Zmartwychwstania Pańskiego