Część 5 Dostarczanie energii do odbiorników prądu przemiennego

Część 5
Dostarczanie energii do odbiorników prądu
przemiennego
Falowniki napięcia
Współpraca z siecią energetyczną
Podstawa działania współczesnych falowników
elektronicznych (inverters)


Topologia mostka lub podobna (półmostek, mostek trójfazowy itp.)
Końcówki wyjściowe (lub jedna z nich) są w kolejnych etapach zwierane przez
łączniki (najprościej: jeden na końcówkę) do punktów o określonym stałym
potencjale (najprościej: 0 lub napięcie zasilania)
VL
Vs
t
VR
Vs
t
Vo
Vs
Falownik mostkowy
o wyjściu prostokątnym
Q1, Q3 of
Q2, Q4 on
0
−Vs
T/2
Q1, Q3 on T
Q2, Q4 of
Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16
t
2
Falownik o wyjściu prostokątnym
(square-wave inverter)
●
Przebieg na wyjściu




●

●
prostokątny (nie impulsowy)
o częstotliwości równej częstotliwości
pożądanego przebiegu wyjściowego
stała amplituda, wartość skuteczna
duże odkształcenie (od sinusoidy)
Częstotliwość przełączania = częstotliwości
wyjściowej (50/60 Hz)

Napięcie na uzwojeniu wtórnym
małe straty mocy (dynamiczne)
konieczny duży transformator
odpowiedni transformator
Dodatkowo standardowe transformatory
projektowane są na przebiegi sinusoidalne


stała czasowa (indukcyjność magnesowania /
rezystancję źródła) jest zbyt niska, aby utrzymać
napięcie wtórne na stałym poziomie przez 10 ms
konieczne zwiększenie indukcyjności –
nawinięcie tym większej liczby zwojów
za mała liczba zwojów
Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16
3
Falowniki o zmodyfikowanym wyjściu prostokątnym
(modified sine wave inverters)
●
●
Różne modyfikacje topologii
i strategii sterowania
Mostek wielopoziomowy


2n+1 poziomów napięcia
czasy ich trwania dobrane wg
kryterium minimalnych
zniekształceń harmonicznych
n=2
dh(min)≈5%
Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16
4
Zasada działania falowników z modulacją szerokości
impulsu (pulse width modulated inverters)
●
Współczynnik modulacji
amplitudy
●
Współczynnik modulacji
częstotliwości
Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16
5
Składowa podstawowa napięcia wyjściowego
Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16
6
Widmo napięcia wyjściowego
●
Harmoniczne



●
podstawowa (f. modulującej)
wielokrotności częstotliwości
przełączania (nośnej)
prążki boczne
Nieistniejące harmoniczne



parzyste k, parzyste j
nieparzyste k, nieparzyste j
parzyste jmf±k dla nieparzystego
mf ⇐ antysymetria przebiegu
względem połowy okresu
Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16
7