Falowniki napięcia z quasi-rezonansowym obwodem pośredniczącym w układach napędowych

Falowniki napięcia z quasi-rezonansowym obwodem pośredniczącym w układach napędowych

rok wydania: 2020, wydanie pierwsze
ISBN: 978-83-7348-822-9
ilość stron: 168
oprawa: miękka

Opis

W monografii przedstawiono zagadnienia związane z wykorzystaniem pośrednich przemienników częstotliwości z rezonansowymi oraz quasi-rezonansowymi obwodami pośredniczącymi w układach napędowych. Omówiono wpływ przełączania „twardego” przy niezerowych prądach i napięciach łączników na właściwości eksploatacyjne elektrycznego układu napędowego. Ponadto dokonano przeglądu wybranych topologii przekształtników DC/AC, zapewniających techniki „miękkiego” przełączania łączników w stanach bezprądowych lub beznapięciowych. Omówiono mechanizm powstawania składowych napięć wspólnych oddziałujących na silnik elektryczny i związane z nimi zjawisko prądów łożyskowych, a także przedstawiono wyniki eksperymentalnej weryfikacji skuteczności powszechnie stosowanych metod tłumienia składowych napięcia wspólnego w układach falowników napięcia z komutacją twardą.

W ramach monografii zaproponowano autorską strukturę falownika napięcia z quasi-rezonansowym obwodem pośredniczącym, umożliwiającą redukcję poziomów napięć wspólnych, ograniczenie wielkości prądów doziemnych oraz poprawę warunków zasilania maszyny elektrycznej, co zostało pozytywnie zweryfikowane w przeprowadzonych badaniach eksperymentalnych.

Spis treści

WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ / 5
1. WSTĘP / 7
1.1. Rys historyczny rozwoju napędu elektrycznego / 7
1.2. Koncepcja napędu elektrycznego / 8
1.3. Przedmiot oraz struktura monografii / 13

2. KOMUTACJA TWARDA W DWUPOZIOMOWYM FALOWNIKU NAPIĘCIA / 14
2.1. Wprowadzenie / 14
2.2. Proces włączania i wyłączania tranzystora w dwupoziomowym falowniku mostkowym / 16
2.3. Straty przełączenia w układach o komutacji twardej / 19
2.4. Sprawność trójfazowego mostkowego falownika napięcia / 22
2.5. Inne negatywne efekty wynikające z twardej komutacji tranzystorów falownika i metody ich redukcji / 28

3. FALOWNIKI MIĘKKO PRZEŁĄCZALNE / 34
3.1. Wstęp / 34
3.2. Klasyfikacja falowników miękko przełączalnych / 36
3.3. Przegląd wybranych struktur falowników napięcia z rezonansowym i quasi-rezonansowym równoległym obwodem pośredniczącym napięcia stałego / 49
3.3.1. Struktura bazowa BRDCLI / 49
3.3.2. Układy rezonansowe z aktywnym ograniczaniem napięcia uF / 51
3.3.3. Układy quasi-rezonansowe z aktywnym ograniczaniem napięcia uF / 55
3.3.4. Układy z pasywnym ograniczaniem napięcia uF / 58
3.3.5. Układy quasi-rezonansowe z równoległym obwodem rezonansowym / 60
3.3.6. Badania symulacyjne wybranych topologii układów PRDCLI / 67

4. NAPIĘCIE WSPÓLNE I PRĄDY ŁOŻYSKOWE W UKŁADACH NAPĘDOWYCH Z FALOWNIKAMI NAPIĘCIA Z KOMUTACJĄ TWARDĄ / 71
4.1. Obwody przepływu prądów zaburzeń wspólnych / 71
4.2. Mechanizm powstawania napięcia wspólnego w układzie napędowym z mostkowym falownikiem napięcia / 72
4.3. Model impedancji silnika dla składowej wspólnej / 76
4.4. Prądy łożyskowe / 85
4.5. Metody ograniczenia napięcia wspólnego i efektów związanych z jego oddziaływaniem / 88

5. PRZEMIENNIK CZĘSTOTLIWOŚCI Z QUASI-REZONANASOWYM OBWODEM POŚREDNICZĄCYM / 104
5.1. Napięcie wspólne w układach typu PQRDCLI / 104
5.2. Falownik napięcia z quasi-rezonansowym obwodem pośredniczącym z dwoma łącznikami izolacyjnymi / 109
5.2.1. Opis matematyczny układu dla silnikowego trybu pracy / 110
5.2.2. Podokresy pracy układu w trybie generatorowym / 117
5.2.3. Strategia sterowania / 120
5.2.4. Dobór podstawowych parametrów układu / 124
5.3. Układ eksperymentalny / 126
5.3.1. Układ sterowania z modulatorem VSDM / 126
5.3.2. Stanowisko laboratoryjne / 128
5.3.3. Przebiegi operacyjne układu / 130
5.3.4. Napięcia i prądy falownika oraz właściwości EMC / 132
5.3.5. Przebiegi wysokoczęstotliwościowych prądów i napięć / 135
5.3.6. Analiza sprawności układu / 140
5.4. Porównanie proponowanej topologii z innymi rozwiązaniami przekształtników PQRDCLI / 142

6. PODSUMOWANIE / 146
6.1. Wnioski oraz dalsze perspektywy rozwoju układów PQRDCLI do zastosowań w układach napędowych / 146

7. DODATEK / 148
7.1. Wartość średnia i skuteczna prądu wejściowego falownika iO / 148
7.2. Analiza wartości napięcia wspólnego uN_PE w stanie przerwy beznapięciowej w układzie przekształtnika PQRDCLI z dwoma tranzystorami separującymi T1, T4 / 150
7.3. Analiza teoretyczna sprawności przekształtnika PQRDCLI / 152

BIBLIOGRAFIA / 156
STRESZCZENIE W JĘZ. POLSKIM / 167
STRESZCZENIE W JĘZ. ANGIELSKIM / 167