Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach

Europejskiego Funduszu Społecznego

T. Tarczewski

2

PROSTOWNIKI Z OBWODEM POŚREDNICZĄCYM 

PROSTOWNIKI Z OBWODEM POŚREDNICZĄCYM 

NAPIĘCIA STAŁEGO

NAPIĘCIA STAŁEGO

✔

prostowniki PWM umożliwiają:

✔

spełnienie surowych norm dotyczących generowania do 

sieci zawartości harmonicznych prądu (IEC 61000-3-2)

✔

oddawanie energii do sieci

obc

obwiednia

klasy D

Amplituda [A]

Standard IEC 61000-3-2 klasa D

rysunki pochodzą z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005

T. Tarczewski

3

PROSTOWNIK PWM O TOPOLOGII MOSTKOWEJ

PROSTOWNIK PWM O TOPOLOGII MOSTKOWEJ

obc

T1 i T4 ON

T2 i T3 ON

T1 i T3 lub T2 i T4 ON

Obwody zastępcze

V

AFE

 = V

o

V

AFE

 = -V

o

V

AFE

 = 0

Warunek poprawnej pracy prostownika: V

o

 > V

s

rysunki pochodzą z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005

T. Tarczewski

4

PROSTOWNIK PWM O TOPOLOGII MOSTKOWEJ

PROSTOWNIK PWM O TOPOLOGII MOSTKOWEJ

Wartość napięcia na indukcyjności:

v

L

=

L

d i

s

dt

=

V

s

(

t )−kV

o

k ∈

{

−

1,0,1

}

Schemat blokowy układu regulacji

Regulator

napięcia

Regulator

prądu

T. Tarczewski

5

PROSTOWNIK PWM O TOPOLOGII MOSTKOWEJ

PROSTOWNIK PWM O TOPOLOGII MOSTKOWEJ

Czas [s]

Napięcie obwodu pośredniczącego i prąd 

źródła przy 50% skoku obciążenia

Czas [s]

Przebieg prądu wejściowego w trybie
normalnym i regeneracyjnym

rysunki pochodzą z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005

T. Tarczewski

6

TRÓJFAZOWY PROSTOWNIK NAPIĘCIA

TRÓJFAZOWY PROSTOWNIK NAPIĘCIA

Prostowanie

Zwrot

Układ sterowania

AC

obc

✔

praca prostownikowa:

✔

I

o

 > 0, e > 0

✔

rozładowywanie C

✔

kierunek przepływu 
prądu: AC → DC

✔

praca falownikowa:

✔

I

o

 < 0, e < 0

✔

przeładowywanie C

✔

kierunek przepływu 
prądu: DC → AC

rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005

T. Tarczewski

7

TRÓJFAZOWY PROSTOWNIK NAPIĘCIA

TRÓJFAZOWY PROSTOWNIK NAPIĘCIA

✔

modulator przełącza łączniki w ustalony sposób zapewniający:

✔

sinusoidalny przebieg napięcia – prostownik PWM napięcia z 
regulacją napięcia

✔

sinusoidalny przebieg prądu – prostownik PWM napięcia z 
regulacją prądu

✔

poprawna praca prostownika wymaga generowania składowej 
podstawowej napięcia o częstotliwości napięcia źródłowego

✔

w zależności od amplitudy i przesunięcia fazowego składowej 

podstawowej w odniesieniu do napięcia źródłowego wyróżnić 
można następujące stany pracy prostownika:

✔

prostownik z wyprzedzającym współczynnikiem mocy

✔

prostownik z opóźniającym współczynnikiem mocy

✔

falownik z wyprzedzającym współczynnikiem mocy

✔

falownik z opóźniającym współczynnikiem mocy

T. Tarczewski

8

TRYBY PRACY TRÓJFAZOWEGO 

TRYBY PRACY TRÓJFAZOWEGO 

PROSTOWNIKA NAPIĘCIA

PROSTOWNIKA NAPIĘCIA

Praca prostownikowa przy jednostkowym wsp. mocy

Praca falownikowa przy jednostkowym wsp. mocy

Pojemnościowy charakter pracy przy zerowym wsp. mocy

Indukcyjnościowy charakter pracy przy zerowym wsp. mocy

rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005

T. Tarczewski

9

PROSTOWNIKI Z OBWODEM POŚREDNICZĄCYM 

PROSTOWNIKI Z OBWODEM POŚREDNICZĄCYM 

NAPIĘCIA STAŁEGO – PRZYKŁADOWE 

NAPIĘCIA STAŁEGO – PRZYKŁADOWE 

APLIKACJE

APLIKACJE

UPS jednofazowy z prostownikiem PWM

Prostownik

Falownik

Tyr 1

Tyr 2

TR

Wyjście

Wejście

Przełącznik

rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005

T. Tarczewski

10

SCHEMAT OBWODU MOCY LOKOMOTYWY 

SCHEMAT OBWODU MOCY LOKOMOTYWY 

Shinkansen 300

Shinkansen 300

Tyrystor GTO

Falownik PWM

Silniki

indukcyjne

Kondensator

filtrujący

Prostownik PWM

Transformator

Pantograf

japantravelmate.com

rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005

T. Tarczewski

11

STEROWANIE

STEROWANIE

Silnik

trójfazowy

PROSTOWNIKI TRÓJFAZOWE Z OBWODEM 

PROSTOWNIKI TRÓJFAZOWE Z OBWODEM 

POŚREDNICZĄCYM NAPIĘCIA STAŁEGO – 

POŚREDNICZĄCYM NAPIĘCIA STAŁEGO – 

PRZYKŁADOWE APLIKACJE

PRZYKŁADOWE APLIKACJE

Trójfazowy przekształtnik złożony zasilający silnik

rysunki pochodzą z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005

T. Tarczewski

12

PROSTOWNIKI TRÓJFAZOWE Z OBWODEM 

PROSTOWNIKI TRÓJFAZOWE Z OBWODEM 

POŚREDNICZĄCYM NAPIĘCIA STAŁEGO – 

POŚREDNICZĄCYM NAPIĘCIA STAŁEGO – 

PRZYKŁADOWE APLIKACJE

PRZYKŁADOWE APLIKACJE

System zasilania autobusu elektrycznego z hamowaniem

odzyskowym i ładowaniem akumulatorów

PRZEKSZTAŁTNIK

(PROSTOWNIK / FALOWNIK)

STEROWANIE

TRANSFORMATOR

SIEĆ

SILNIK

AKUMULA-

TORY

NAPĘD / ŁADOWANIE

PRZEŁĄCZNIK

ELEKTRONICZNY

SOFTSTART

CZUJNIKI

FILTRY

rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005

T. Tarczewski

13

PROSTOWNIKI TRÓJFAZOWE Z OBWODEM 

PROSTOWNIKI TRÓJFAZOWE Z OBWODEM 

POŚREDNICZĄCYM NAPIĘCIA STAŁEGO – 

POŚREDNICZĄCYM NAPIĘCIA STAŁEGO – 

PRZYKŁADOWE APLIKACJE

PRZYKŁADOWE APLIKACJE

Turbina wiatrowa pracująca ze zmienną prędkością obrotową

Turbina wiatrowa

Sterowanie poślizgiem

Sterowanie V

o

Sieć

rysunek pochodzi z: J.R. Rodríguez et al., PWM regenerative rectifiers: state of the art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no. 1, 2005