POLITECHNIKA POZNAŃSKA Laboratorium energoelektroniki
Ćwiczenie nr 5 Temat: Falownik napięcia ze sterowaniem modulacji szerokości impulsu
Rok akademicki : 2004/2005 Wydział : Elektryczny Kierunek : Elektrotechnika Studia dzienne magisterskie Specjalność/Semestr : MiWUA/VI	Wykonawcy: 1. 2. 3. 4. 5. 6.	Data
				Wykonania ćwiczenia	Oddania sprawozdania
				Ocena:
Uwagi:

I. Wstęp teoretyczny.

Falownik jest to przekształtnik statyczny przeznaczony do przetwarzania energii dostarczonej ze źródła napięcia lub prądu stałego w energię napięcia lub prądu przemiennego.

U_Z = const, I_Z = const, u_O~ = var, i_O~ = var, f_wyj = var,

Cechą charakterystyczną falownika napięcia jest prostokątny przebieg napięcia na odbiorniku, natomiast kształt prądu odbiornika jest zależny od charakteru odbiornika.

II. Przebieg ćwiczenia.

a.). Schemat układu.

prostownik falownik silnik

b.). Tabela pomiarów.

Lp.	Uwy	fwy
		V	Hz
1	98	80
2	95	76
3	88	70
4	81	65
5	75	60
6	68	55
7	62	50
8	54	45
9	47	40
10	35	30
11	32	26

c.). Charakterystyka napięcia wyjściowego od częstotliwości wyjściowej.

III. Interpretacja obrazów oscyloskopowych.

Obraz 1 przedstawia napięcie na kondensatorze i impulsy prądowe pojawiające się pomiędzy prostownikiem a kondensatorem.

Obraz 2 przedstawia prądy fazowe zasilające silnik (ukształtowane poprzez odpowiednie sterowanie kluczami).

Obraz 3 przedstawia jedno z napięć zasilających wraz z widmem harmonicznych o fali nośnej 10 kHz .

Obraz 4 przedstawia prąd przed rozruchem, w momencie rozruchu (nie mieści się na ekranie oscyloskopu), oraz prąd ustalony silnika.

IV. Zagadnienia teoretyczne.

1. Widmo.

a.). W widmie napięcia wyjściowego falownika wyróżnić można:

- pierwszą harmoniczną o częstotliwości f₁

- częstotliwość nośną f_n = 10 kHz

- wyższe harmoniczne częstotliwości nośnej o wartościach : 20 kHz , 30 kHz , 40 kHz .

b.). W widmie prądu wyjściowego nie ma harmonicznych, ponieważ silnik je filtruje.

2. Prąd i napięcie na kondensatorze.

Gdy wartość napięcia spadnie poniżej określonej wartości to pojawia się impuls prądowy, który powoduje wzrost napięcia na kondensatorze.

3. Zasada działania jednofazowego falownika napięcia.

W pierwszym cyklu pracy przewodzi para tranzystorów T1,T3 , następuje zmiana pracujących tranzystorów na T2,T4 , pomiędzy tą zmianą prąd zgromadzony na cewce jest podtrzymywany poprzez diody D2,D4 , po rozładowaniu następuje zmiana (prąd na odbiorniku zmienia kierunek).

Przy zmianie T2,T4 na T1,T3 prąd zgromadzony przez cewkę jest podtrzymywany przez diody D1,D3 .

Jeżeli kierunek prądu i napięcia na odbiorniku są takie same, to energia pobierana jest ze źródła U_d i przekazywana do odbiornika (P>0). Jeżeli kierunki napięcia i prądu są przeciwne to energia przekazywana jest od odbiornika do źródła (do kondensatora) (P<0).

4. „2/3 czy 1/3”

a.). Schemat trójfazowego falownika napięcia przy wartości napięcia fazowego na zaznaczonym rezystorze równej 2/3.

b.). Schemat trójfazowego falownika napięcia przy wartości napięcia fazowego na zaznaczonym rezystorze równej 1/3.

ad. a.). ad. b.).

V. Wnioski.

• Rodzina falowników ma zastosowanie w układach napędowych prądu przemiennego, przetwornicach częstotliwości (układy bezprzerwowego zasilania UPS ), oraz w grzejnictwie indukcyjnym do nagrzewania, topienia i hartowania.

• Falowniki o dużej częstotliwości przełączania kluczy generują bardziej dokładny przebieg sinusoidalny, z drugiej strony zbyt duża częstotliwość (10 kHz - 20 kHz) może spowodować to iż tranzystory nie zdążą się przełączyć.

• Widmo jest najlepsze dla stosunku f_n/f = l. całkowita.

• Badany układ ma wewnętrzny inteligentny moduł energetyczny (IPM), jest to układ przekształtnikowy który zwiera zabezpieczenia przepięciowe, podnapięciowe, nadprądowe, zwarciowe oraz od nadmiernego wzrostu temperatury.

• Silnik małej mocy wykorzystany w układzie odznacza się pojemnością pasożytniczą, ponadto zwiększenie momentu powoduje wzrost prądu.

• Zmiana częstotliwości powoduje spalenie uzwojenia silnika, tak się nie stanie ponieważ układ ten samoczynnie posiada zabezpieczenia, dalsze próby załączenia silnika będą nieskuteczne.