CONVERTIDORES ELECTRÓNICOS DE POTENCIA DC-AC O INVERSORES: PRIMER PROBLEMA

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Marina Roldán Valdéz
hace 6 años
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1 CONERTIDORES ELECTRÓNICOS DE POTENCIA DC-AC O INERSORES: PRIMER PROBLEMA F. Jvier Msed DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y AUTOMÁTICA SISTEMEN INGENIARITZA ETA AUTOMATIKA SAILA

2 PRIMER PROBLEMA A.- Pr el siguiente circuito inversor trifásico con un tensión de entrd continu de 55, un sistem de modulción PWM de kh y l crg formd por un impednci de Ω y mh, clculr: ) Tensión compuest en l slid, si se consider un índice de modulción m.85. b) Clculo de l distorsión rmónic totl en l corriente y en l tensión. c) Espectro de frecuencis de tensiones y corrientes. d) Corriente en l slid. e) Si l crg trifásic conectd en l slid del inversor tuviese que ser limentd con un tensión ltern compuest de 66/5Hz, Cuál deberí ser el nivel de tensión continu de entrd l inversor? crr oltge Source Inverter with Sinusoidl PWM Crrier Wveform B.- Hcer el mismo problem considerndo un sistem de modulción Six-step. C.- Clculr los trnsistores del inversor y seleccionr uno comercil. D.- Seleccionr un driver y explicr cómo funcion. Explicr como conectrlo l controldor del sistem y cd trnsistor del inversor. Not: Utilizr ls herrmients de simulción pr poyr quellos cálculos que no se puedn relizr totlmente de form mnul. Indicr pr qué se h utilizdo PSIM, cómo y por qué. Tmbién se debe utilizr el modelo de simulción y ls posibiliddes que ofrece pr visulizr, medir y modificr todos los prámetros del sistem, lo que yudrá sentr los conocimientos teóricos dquiridos en el curso. F. Jvier Msed Deprtmento de Ingenierí de Sistems y Automátic

Modulción PWM A.- Modulción PWM ( v ). Tensión compuest en l slid con m.85 entrd m senωt.866m.886.85 55 senω t 44.86 senω t ( ) 86.8, rms 44.86 entrd senω t b.

3 Modulción PWM A.- Modulción PWM ( v ). Tensión compuest en l slid con m.85 entrd m senωt.866m senω t senω t ( ) 86.8, rms entrd senω t b. Pr el cálculo de l distorsión de corrientes y tensiones vmos utilizr PSIM. THD THD corriente tensión Se preci que l distorsión en l corriente es mínim y que l distorsión en l tensión es notble. El motivo es que l inductnci de l crg es elevd y filtr l corriente. F. Jvier Msed Deprtmento de Ingenierí de Sistems y Automátic

4 4 Modulción PWM c. Espectro de frecuencis de corriente y tensión en ls fses de l crg. 8 I Espectro de frecuencis de l corriente en l crg 6 I Frequency (Hz) Espectro de frecuencis de l corriente en l crg centrd en el fundmentl de 5Hz ( ) Frequency (Hz) Espectro de frecuencis de l tensión simple en l crg. Notr que l distorsión rmónic empiez con l frecuenci de l portdor tringulr de khz. F. Jvier Msed Deprtmento de Ingenierí de Sistems y Automátic

5 5 Modulción PWM I d. Corriente en l slid Z I + π Z A ( 5.) Ω... Time (s) v i ( t) sen( ωt).746 sen( ωt) v Z ( t) sen( ωt) 7 sen( ωt) I Frequency (Hz) F. Jvier Msed Deprtmento de Ingenierí de Sistems y Automátic

6 6 Modulción PWM e. Si l slid debe ser de 66/5Hz, el nivel de continu tiene que ser: ( v ) entrd pico 66 entrd m.85 entrd F. Jvier Msed Deprtmento de Ingenierí de Sistems y Automátic

7 7 Modulción six-step B.- Hcer el mismo problem considerndo un sistem de modulción six-step. b I oltge Source Inverter with "six-step" modultion b c 55 RL. FFT THD FFT THD FFT THD. Tensión compuest en l slid. entrdsenωt 66.46senωt π 66.46, rms entrd 449 rms _ line ( v ) ( ) 48.8 ( ) ( ) rms distorsión rms _ line _, rms ( ) rms _ distorsión THDtensión. ( ) 48.8, rms Ls forms de ond en l siguiente trnsprenci b. Como en el cso de l modulción PWM, l corriente presentrá un menor distorsión rmónic, y unque se podrí recurrir l cálculo integrl, se v utilizr PSIM. * * Time (s) L serie de Fourier pr l tensión compuest: entrd ( t) [senωt sen5ωt sen7ωt + senω t...] π 5 7 Z + π I Z ( 5.) 7.5A Ω F. Jvier Msed Deprtmento de Ingenierí de Sistems y Automátic

8 8 Modulción six-step THD_I c. Corriente de fse v i ( t) sen( ωt) 5.4 sen( ωt) v Z ( t) sen( ωt).6 sen( ωt) Fundment_I 5 5.5A d. Si l slid debe ser de 66/5Hz, el nivel de continu tiene que ser b Time (s) 5 Armónicos:5,7,,, 7 5 ( v ) π 66 π entrd pico entrd entrd π THD_b 4.5 I.6A Frequency (Hz) Tensión simple de fse ( ) senω t 49. senω t v A 9.5 Fundmentl_b K.5K K -.5K -K. 65 * * F. Jvier Msed Deprtmento de Ingenierí de Sistems y Automátic Time (s)

9 9 Cálculo de los trnsistores C.- Clculr los trnsistores del inversor y seleccionr uno comercil. (rs-online). L elección de l corriente de diseño de los trnsistores en los inversores es un tem controvertido por l dificultd de clculr el efectos de l conmutción frecuencis lts. Un form usulmente utilizd es l de dimensionrlo en bs l corriente eficz de fse. Como l corriente es myor en l modulción six-step, se vn seleccionr los trnsistores: CE IT I 7.5. A T 85 ( ) mx 55.5 A Not: se hn plicdo coeficientes de seguridd,. pr ls corrientes y.5 pr ls tensiones. F. Jvier Msed Deprtmento de Ingenierí de Sistems y Automátic

Selección del driver D.- Seleccionr un driver y explicr cómo funcion; y como lo conectrís l controldor del sistem y cd trnsistor del inversor. El driver se bs en un circuito integrdo TLP 5.

L R TLP 5 D R T circuiterí discret se utiliz pr mejorr los tiempo de pgdo del trnsistor, y que los tiempos de encendido y pgdo R Z Z del interruptor de potenci no son simétricos, siendo este último

10 Selección del driver D.- Seleccionr un driver y explicr cómo funcion; y como lo conectrís l controldor del sistem y cd trnsistor del inversor. El driver se bs en un circuito integrdo TLP 5. El islmiento glvánico se obtiene medinte brrer óptic. L R TLP 5 D R T circuiterí discret se utiliz pr mejorr los tiempo de pgdo del trnsistor, y que los tiempos de encendido y pgdo R Z Z del interruptor de potenci no son simétricos, siendo este último myor. Y PWM por último un supresor de tensión que x6 trt de evitr sobretensiones, por ejemplo ls provocds por el efecto Buffer Miller en los IGBTs, en l puert del interruptor de potenci. El controldor estrí conectdo l fotodiodo del TLP directmente o trvés de un Buffer. Depende de l cpcidd de sus ls slids PWM y de l lógic necesri pr el dispro de los trnsistores F. Jvier Msed Deprtmento de Ingenierí de Sistems y Automátic

11 Conclusiones El problem busc l relción entre ls estrtegis de modulción y ls tensiones continus de entrd l hor de obtener un nivel de tensión ltern trifásic de slid. Se nlizn los efectos de cd tipo de modulción en bse sus índices de distorsión rmónic (THD) y ls forms de ond de ls corrientes y tensión en l slid del inversor. Se indic un procedimiento pr clculr los interruptores que componen el inversor trifásico y un ejemplo de driver con islmiento óptico. F. Jvier Msed Deprtmento de Ingenierí de Sistems y Automátic

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