Trójfazowy falownik napięcia z łagodnym przełączaniem tranzystorów odpornym na zakłócenia sterowania
Wariant tytułu
Three phase voltage source inverter with soft switching system of transistors resistant to control system disturbances
Autor
Rozegnał, Bartosz
Promotor
dr hab. inż. Witold Mazgaj, prof. PK
Data wydania
2018
Data obrony
12.12.2018
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Słowa kluczowe
falownik napięcia, miękkie przełączanie tranzystorów, straty przełączania, sprawność
voltage source inverter, soft switching system of transistors, switching losses, efficiency
Abstrakt
Sprawność falowników napięcia jest wysoka i zawiera się w przedziale od 97 do 99 procent. Pomimo wysokiej sprawności falowników napięcia, wiele ośrodków naukowych nadal prowadzi badania, które mają na celu zmniejszenie strat w falownikach. Zasadniczy wpływ na sprawność falowników napięcia mają straty mocy powstające podczas przełączania tranzystorów. Ograniczenie strat przełączania możliwe jest przez zastosowanie układów wspomagających przełączanie tranzystorów, które powodują, że załączanie i wyłączanie tranzystorów falownika napięcia następuje przy ich prądzie lub napięciu bliskim zeru. W większości dotychczas proponowanych układów miękkiego przełączania występują połączenia, które negatywnie wpływają na niezawodność pracy falowników w przypadku wystąpienia zakłóceń sterowania. W układach tych istnieje niebezpieczeństwo udarowego rozładowania kondensatorów równolegle dołączonych do tranzystorów falownika napięcia lub ryzyko przerwania prądu dławików szeregowo połączonych z tranzystorami układu miękkiego przełączania. Mankamentami dużej części proponowanych dotychczas rozwiązań są również rozbudowane algorytmy sterowania przełączaniem tranzystorów.
Praca przedstawia układu miękkiego przełączania tranzystorów w trójfazowych falownikach napięcia, w którym nie występuje wspomniane zagrożenia, a zastosowany algorytm sterowania przełączaniem tranzystorów jest prosty i nie wpływa na sterowanie zasadnicze. W pracy przestawiono strukturę proponowanego układu wraz z opisem jego działania oraz wyniki obliczeń numerycznych oraz badań laboratoryjnych rozwiązania.
Despite the high efficiency of voltage source inverters, many scientific centers are still conducting research to reduce losses in inverters. The power losses that occur during transistor’s switching processes have a fundamental influence on the efficiency of voltage inverters. The limitation of transistors switching losses is possible by using soft switching systems, which cause that the inverter’s transistors are switched on and off with their current or voltage close to zero. In many available soft switching systems of transistors in voltage source inverters there are capacitors in parallel connected to the main transistors of the inverter and coils in series connected to the auxiliary transistors. In solutions in witch that connections appear there is the danger of damage the inverter’s transistors in case of disturbances in the inverter control system. Another important drawback of majority of available soft switching systems are quite complicated control system of transistor’s switching which is conducive to occurrence the control distributions. This work presents the innovational soft switching of transistors solution in three-phase two-level voltage source inverters that is resistant to control system disturbances. In the dissertation the structure and work principles of the proposed soft switching system are shown. For the experimental system numerical calculations and laboratory measurement are performed. Because the use of the soft switching systems causes limitation of the inverters control parameters, in the article that limitations were calculated.
