Download - IZMJENJIVAČI
![Page 1: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/1.jpg)
IZMJENJIVAČI
• AUTONOMNI
• (REZONANTNI)
• (USMJERIVAČI U IZMJENJIVAČKOM NAČINU RADA ???)
![Page 2: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/2.jpg)
IZMJENIČNAPRETVORBA
ISTOSMJERNAPRETVORBA
IZRAVNA IZRAVNA
NEIZRAVNANEIZRAVNA
∼ –
∼ –
– ∼
tok energije
ISPRAVLJANJE
IZMJENJIVANJE
ISTOSMJERNAPRETVORBA
IZMJENIČNA
PRETVORBA
IZMJENJIVAČI
![Page 3: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/3.jpg)
IZMJENJIVANJE
• PRETVORBA ISTOSMJERNE VELIČINE (NAPON, STRUJA) U IZMJENIČNU VELIČINU (NAPON, STRUJA)
• NAPONSKI ULAZ – NAPONSKI IZVOR
• STRUJNI ULAZ - STRUJNI IZVOR
vdcvdc
L
![Page 4: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/4.jpg)
IZMJENJIVAČIPROBLEM:
• HARMONIJSKI SASTAV IZLAZNE VELIČINE - NAJČEŠĆE ŽELIMO SINUSNI VALNI OBLIK
RJEŠENJA:
• RAZLIČITE METODE ZA SMANJENJE HARMONIKA
• FILTRIRANJE
• REZONANTNI IZMJENJIVAČI
![Page 5: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/5.jpg)
IZMJENJIVAČIPROBLEM:
• UPRAVLJANJE IZLAZNOM SNAGOM
RJEŠENJA:
• PROMJENA AMPLITUDE ULAZNE VELIČINE
• PROMJENA ŠIRINE IMPULSA (KVAZIPRAVOKUTNI)
• PROMJENA KUTA UPRAVLJANJA (AKTIVNO TROŠILO)
• MODULACIJA ŠIRINE IMPULSA (PWM)
• REZONANTNI IZMJENJIVAČI - PROMJENA FREKV.
![Page 6: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/6.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČI
=
IZMJENJIVAČI PROMJENJIVE FREKVENCIJE
![Page 7: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/7.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČI
JEDNOFAZNI IZMJENJIVAČ U MOSNOM SPOJU S DJELATNIM TROŠILOM – NAPONSKI ULAZ
![Page 8: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/8.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČI
JEDNOFAZNI IZMJENJIVAČ U MOSNOM SPOJU S DJELATNIM TROŠILOM – NAPONSKI ULAZ
![Page 9: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/9.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČI
VJEŽBA : JEDNOFAZNI IZMJENJIVAČ U MOSNOM SPOJU S DJELATNIM TROŠILOM – STRUJNI ULAZ
ZA VJEŽBU NACRTAJTE SHEMU IZMJENJIVAČA SA STRUJNIM ULAZOM I ODGOVARAJUĆE VALNE OBLIKE PRAVOKUTNE I KVAZIPRAVOKUTNE IZLAZNE STRUJE. KOJE SKLOPKE VODE STRUJU U KOJEM INTERVALU ?
![Page 10: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/10.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČIJEDNOFAZNI IZMJENJIVAČ U MOSNOM SPOJU S OMSKO-INDUKTIVNIM TROŠILOM – NAPONSKI ULAZ
UPRAVLJANJE IZLAZNIM NAPONOM
![Page 11: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/11.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČIČEŠĆI JE SLUČAJ TROŠILA S FAKTOROM SNAGE MANJIM OD 1 – OMSKO-INDUKTIVNO TROŠILO
![Page 12: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/12.jpg)
2
2
22
22
3
1
22
1322
11
1
91
)(
)3(1
)3()(
LR
LR
aLR
LR
aI
I
LR
aVI
LR
VI
Odgovor na prvo pitanje:
Ako R/ωL 0, onda I1/I3 3/a. Koliki je a? Razvojem pravokutnog napona u red, dobije se:
![Page 13: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/13.jpg)
...5sin5cos
5
13sin3cos
3
1sincos
4 dc tttV
va
Dakle, a = 1/3, pa:
93
1 I
I
Odgovor na drugo pitanje je trivijalan.
![Page 14: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/14.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČI
![Page 15: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/15.jpg)
2222 )(1
1
tg1
1cos
LR
R
RL
Proračun osnovnog harmonika napona
Izračunajmo Fourierove koeficijente. Napon va je neparna funkcija, tj. f(–x) = –f(x), pa nema kosinusnih članova. Amplituda sinusnih članova iznosi:
2/
0
2/
0
dsin)(4
d2
sin)(4
T
a
T
aan
ttntvT
tT
tntv
TV
Još primijetite:
![Page 16: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/16.jpg)
Uvrštenjem ωt = :
dsin2
ddsin
24
0
0
nv
nvV
a
aan
dsin2 dc
1
VVa
![Page 17: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/17.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČI
![Page 18: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/18.jpg)
Upravljanje snagom kod aktivnog trošila
Neka je vac zadan. Napon va može biti u bilo kojem “faznom položaju” Φ. Mijenjanjem Φ mijenja se i amplituda i faza osnovnog harmoničkog člana struje. Tako se upravlja snagom izvora vac. Izvor može davati i preuzimati snagu. Ako va kasni za vac, izvor vac daje snagu.
To je još jedan način upravljanja snagom (pored δ).
AUTONOMNI IZMJENJIVAČI
![Page 19: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/19.jpg)
Primjer 8.1. Treba odrediti δ i Φ tako da je snaga predana trošilu 10 kW. Zadano je vac = 400 sin 377t, Vdc =350 V i L = 10 mH.
Ne postoji jedan par vrijednosti δ i Φ pri kojem je snaga predana trošilu jednaka 10 kW.
Treba postaviti dodatni zahtjev: struja ia1 mora biti u fazi s naponom vac. Iz konstrukcije fazorskog dijagrama je očito da kut Φ mora biti negativan (uzima se da je Φ pozitivan, ako va kasni za vac).
![Page 20: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/20.jpg)
Vac = 400 V
Ia1 = 50 A
![Page 21: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/21.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČI
![Page 22: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/22.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČIIZMJENJIVAČI S UTISNUTOM STRUJOM
![Page 23: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/23.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČIIZMJENJIVAČI S UTISNUTOM STRUJOM
![Page 24: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/24.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČIIZMJENJIVAČI S UTISNUTOM STRUJOM
cos22
cos4
cos22
ac
dc
ac1 VI
VIa
![Page 25: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/25.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČIIZMJENJIVAČI S UTISNUTOM STRUJOM
![Page 26: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/26.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČISMANJIVANJE HARMONIKA
![Page 27: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/27.jpg)
AUTONOMNI IZMJENJIVAČISMANJIVANJE HARMONIKA
– Metoda uklanjanja harmonika
– Metoda poništavanja harmonika
– Metoda premještanja harmonika (metoda širinsko-impulsne modulacije, metoda modulacije širine impulsa, PWM)
![Page 28: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/28.jpg)
Metoda uklanjanja harmonika
Ideja je da se odabere takav δ da nema nekih harmonika.
AUTONOMNI IZMJENJIVAČISMANJIVANJE HARMONIKA
![Page 29: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/29.jpg)
= 2
![Page 30: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/30.jpg)
harmonika
osnovnog amplituda)ˆ( 1 AoV
2
4)ˆ(
)ˆ()ˆ(
1
1
dAo
AohAo
VV
h
VV
![Page 31: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/31.jpg)
Amplituda sinusnih članova iznosi:
2/
0
d2
sin)(4 T
aan tT
tntv
TV
Amplituda trećeg harmonika iznosi:
Izborom δ može se potpuno otkloniti treći harmonik. Treći harmonik ne postoji ako je δ = 30o el.
![Page 32: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/32.jpg)
Pozitivne slabo zatamnjene površine jednke su negativnim jako zatamnjenim površinama. Zato je uklonjen treći harmonik iz kvazipravokutnog valnog oblika.
Grafičko tumačenje integranda integrala:
![Page 33: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/33.jpg)
Peti harmonik iznosi:
180 : 5 = 36
Grafičko tumačenje integranda ovog integrala za δ = 30o el. dobije se polaganjem kvazipravokutnog valnog oblika bez trećeg harmonika na sinusoidu sin 5ωt:
ttV
Va d5sin2 dc
5
Vidi se da integral nije jednak nuli.
![Page 34: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/34.jpg)
Uistinu, uklonjeni su svi harmonici reda 3n. Za taj valni oblik se kaže, u tehničkom žargonu, da je oslobođen od 3n harmonika. To se može dokazati analizom Fourierovih koeficijenata.
![Page 35: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/35.jpg)
Primjer: Istodobno uklanjanje trećeg i petog harmonika
Ideja: u valnom obliku odabrati dva parametra; prvim (δ) se uklanja treći harmonik, a drugim peti (γ).
![Page 36: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/36.jpg)
Žljebove treba umetnuti tako da ostane uklonjen treći harmonik. Očito, središte žljeba treba biti u 60o i u 120o.
![Page 37: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/37.jpg)
Sada treba odabrati takovu širinu žljeba da nestane peti harmonik:
Poluširina žljeba treba biti 6o el. Pozitivni i negativni mali trokutasti isječci poništavaju jedan drugi, a zbroj dviju negativnih površina osnovice četvrtine periode (petog harmonika) poništava jednu pozitivnu površinu osnovice poluperiode (petog harmonika).
![Page 38: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/38.jpg)
Metoda poništavanja harmonika
![Page 39: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/40.jpg)
Primjer: Istodobno uklanjanje trećeg i poništavanje petog harmonika
Uzmu se dva izmjenjivača. Svaki izmjenjivač daje kvazipravokutni napon koji nema trećeg harmonika. Zato se kombinacijom ova dva kvazipravokutna napona ne može dobit napon koji sadrži treći harmonik. No, odgovarajućim “faznim pomakom” ova dva kvazipravokutna napona može se dobiti napon koji ne sadrži peti harmonik.
![Page 41: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/41.jpg)
180 : 5 = 36
30 + 36 = 66
![Page 42: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/42.jpg)
Metoda premještanja harmonika
MODULACIJA ŠIRINE IMPULSA (PWM)
![Page 43: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/43.jpg)
Prisjetimo se definicije THD:
Treba naći Va rms i Vac rms. Računamo:
![Page 44: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/44.jpg)
![Page 45: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/45.jpg)
Dakle, napon dobiven širinsko-impulsnom mdulacijom i pravokutni valni oblik napona imaju u osnovi jednak faktor THD. Pa, u čemu je onda prednost širinsko-impulsnog moduliranog napona?
![Page 46: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/46.jpg)
Harmonici PWM valnog oblika imaju mnogo veću frekvenciju od onih pravokutnog valnog oblika. Ako se trošilo napaja preko jednostavnog induktivnog filtra, za postizanje željenog faktora THD valnog oblika struje vrijednost induktiviteta je mnogo manja u pretvarača s PWM valnim oblikom izlaznog napona nego u pretvarača s pravokutnim valnim oblikom izlaznog napona.
![Page 47: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/47.jpg)
- NAČELO
![Page 48: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/48.jpg)
a) Bipolarna modulacija širine impulsa
![Page 49: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/49.jpg)
![Page 50: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/50.jpg)
Amplitudni indeks modulacije:
Frekvencijski indeks modulacije:
![Page 51: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/51.jpg)
b) Unipolarna modulacija širine impulsa
Napomena: Parovi grana A i B upravljaju se odvojeno, za par grana A upravljački signal je VC, dok je za par grana B upravljački signal -VC
![Page 52: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/52.jpg)
![Page 53: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/53.jpg)
Uočite: Došlo je do efektivnog udvostručavanja sklopne frekvencije, iako je frekvencija signala nosioca nepromijenjena u odnosu na bipolarnu modulaciju.
![Page 54: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/54.jpg)
c) Unipolarna modulacija širine impulsa – nesimetrična izvedba
Pretpostavka: Sklopke para grana A upravljaju se visokofrekvencijskim signalom iz komparatora, dok se sklopke para grana B opravljaju predznakom (sign) upravljačkog signala VC
![Page 55: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/55.jpg)
![Page 56: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/56.jpg)
![Page 57: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/57.jpg)
a) Niskofrekvencijski transformator
Izmjenjivači spregnuti transformatorom
Dakle, transformator treba prenijeti volt-sekunde jednog poluvala.
![Page 58: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/58.jpg)
b) Visokofrekvencijski transformator
Dakle, transformator treba prenijeti volt-sekunde jednog impulsa.
![Page 59: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/59.jpg)
No, indukciju treba smanjiti jer gubitci rastu s frekvencijom !
![Page 60: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/60.jpg)
modulator
demodulator
![Page 61: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/61.jpg)
TROFAZNI IZMJENJIVAČI
![Page 62: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/62.jpg)
Uočite: linijski naponi ne sadrže treći harmonik!
![Page 63: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/63.jpg)
TROFAZNI IZMJENJIVAČ S PWM UPRAVLJANJEM
![Page 64: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/64.jpg)
TROFAZNI IZMJENJIVAČ S PWM UPRAVLJANJEM
![Page 65: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/65.jpg)
TROFAZNI IZMJENJIVAČ S PWM UPRAVLJANJEM
HARMONICI IZLAZNOG LINIJSKOG NAPONA
![Page 66: IZMJENJIVAČI](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061614/56813988550346895da11d0a/html5/thumbnails/66.jpg)
Ako je to izmjenjivač, onda je > 90o el.
IZMJENJIVAČKI NAČIN RADA
USMJERIVAČA ???Pitanje: Da li mrežom komutirani izmjenjivač može raditi bez izvora izmjeničnog napona ?