Corso di ELETTRONICA INDUSTRIALE

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1 Corso di LTTRCA NDSTRAL Principi di funzionameno di inveriori monofase a ensione impressa NRTTOR MOFAS A TNS MPRSSA Principi di funzionameno di inveriori monofase a ensione impressa Sruura e funzionameno dell inveriore monofase di ensione Principi di funzionameno di inveriori monofase a ensione impressa Sruura e funzionameno dell inveriore monofase di ensione Meodi di modulazione a PWM analogici e digiali Principi di funzionameno di inveriori monofase a ensione impressa Sruura e funzionameno dell inveriore monofase di ensione Meodi di modulazione a PWM analogici e digiali Modulazioni a bassa frequenza di porane e ad onda quadra Principi di funzionameno di inveriori monofase a ensione impressa Sruura e funzionameno dell inveriore monofase di ensione Meodi di modulazione a PWM analogici e digiali Modulazioni a bassa frequenza di porane e ad onda quadra Componeni di poenza per inveriori

2 nveriore di ensione monofase a PWM Generazione di due livelli di ensione: posiivo e negaivo nveriore di ensione monofase a PWM Due livelli di ensione di uscia Generazione di due livelli di ensione: Alimenazioni coninue ( e ) posiivo e negaivo a bassa impedenza Carico connesso al puno inermedio delle alimenazioni nveriore di ensione monofase a PWM Generazione di due livelli di ensione: Carico induivo alla frequenza di posiivo e negaivo modulazione Armoniche di modulazione nella correne di uscia filrae dal carico nveriore di ensione monofase a PWM Generazione di due livelli di ensione: Per generare i due livelli di posiivo e negaivo ensione con correni sia enrani che usceni si esende la sruura del converiore Buck Realizzazione dell inveriore di ensione (A) Correne di carico uscene Transisor conduore = Realizzazione dell inveriore di ensione (A) Correne di carico uscene Transisor inerdeo =

3 Realizzazione dell inveriore di ensione (B) Correne di carico enrane Transisor conduore = Realizzazione dell inveriore di ensione (B) Correne di carico enrane Transisor inerdeo = Realizzazione dell inveriore di ensione (AB) Correne di carico bidirezionale Realizzazione dell inveriore di ensione Correne di carico bidirezionale Tensione di uscia posiiva = Realizzazione dell inveriore di ensione Correne di carico bidirezionale Tensione di uscia negaiva = Realizzazione dell inveriore di ensione

4 Realizzazione dell inveriore di ensione Ciascun ransisor con il diodo connesso in parallelo cosiuisce un inerruore bidirezionale Rappresenazione con inerruori ideali S 1 S 2 Per semplicià si userà la rappresenazione con inerruori ideali Tuavia, la reale sruura degli inerruori pone dei vincoli alle modalià di S operazione 1 Rappresenazione con inerruori ideali S 2 Ad esempio, la conemporanea chiusura di S 1 ed S 2 provoca un coro circuio sulle S 1 alimenazioni Rappresenazione con inerruori ideali S nveriore di ensione monofase Sovrapposizione di conduzione dei ransisor nveriore di ensione monofase Sovrapposizione di conduzione dei ransisor La sovrapposizione della conduzione dei due ransisori può essere causaa da riardi e imprecisioni dei comandi

5 nveriore di ensione monofase Sovrapposizione di conduzione dei ransisor Per eviare la conduzione conemporanea dei due inerruori si dà un empo moro fra i due comandi di accensione C S2 Tempo moro di comando C S2 Tempo moro C S2 Tempo moro di comando Durane il empo moro è necessario avere una via di richiusura per la C S2 correne di carico Tempo moro Conduzione dei diodi durane il empo moro uscene > 0 enrane < Conduzione dei diodi durane La via di richiusura il empo è assicuraa moro dai diodi in aniparallelo. La ensione in uscia dipende dal verso della correne uscene > 0 enrane < 0 nveriore di ensione monofase Sai dell inveriore S 1 S 2 = S 1 S 2 = S 1 S 2 dipende dal segno di S 1 S 2 N AMMSSA

6 nveriore di ensione monofase Rappresenazione con inerruori ideali S 1 S 2 La modulazione PWM verrà sudiaa con riferimeno a inerruori ideali δ > 0.5 med > 0 v() Nella modulazione PWM, T variando il duy cycle δ si varia il valore medio della (1 δ)t ensione di uscia = med = (2 δ 1) δ T med δ > 0.5 med > 0 v() med δ < 0.5 med < 0 v() T T med (1 δ)t δ T δ T (1 δ)t = med = (2 δ 1) = med = (2 δ 1) Nel complesso, variazioni del duy δ < 0.5 med < 0 cycle (faore di uilizzazione) δ da 0 v() a 1 generano una ensione media di uscia variabile fra e T = med = (2 δ 1) δ T (1 δ)t Si oiene =0 con δ =0.5 = med = (2 δ 1) med La PWM consene di far seguire a med una δ < forma 0.5 d onda * med < 0 v() assegnaa, mediane variazioni nel empo del valore di δ: T = med = (2 δ() 1) δ T (1 δ)t = med = (2 δ 1) med

7 Tensione di uscia variabile Forma d onda sinusoidale v() med T med i() v() med = med = (2 δ() 1) med e med sono definie Forma come d onda le sinusoidale medie in un periodo di modulazione dei valori isananei di ensione v() e di correne i() med i() v() med L ondulazione di correne inorno a med è ridoa dall azione filrane del carico med i() v() med Modulazione analogica La generazione (con porane dei segnali riangolare) di comando con il duy cycle v() δ() corrispondene ad una forma d onda di riferimeno * può essere faa per via analogica med o per via digiale * T T Modulazione analogica (con porane riangolare) v() med T T *

8 Modulazione La analogica modulazione (con porane analogica riangolare) è v() normalmene oenua comparando il riferimeno * con una porane riangolare med * (modulazione senoriangolo ) T T Modulazione analogica: schema a blocchi * Modulaore a PWM Logica di comando degli C S2 inerruori Conrollo del empo moro Modulazione La modulazione digiale a microconrollore digiale calcola direamene gli isani di Memoria µccommuazione, e quindi le (forma d'onda) durae di conduzione degli inerruori, a parire dalla forma Clock C Calcolo S1 Amp. d onda di riferimeno, di solio memorizzaa di * dei in forma numerica Freq. di * Conv. A/D empi di accensione C S2 Amp. di * Freq. di * Modulazione digiale a microconrollore µc Clock Conv. A/D Memoria (forma d'onda) Calcolo dei empi di accensione C S L uilizzo di microconrollori o di circuii inegrai dedicai (ASC) consene una realizzazione compaa del conrollo digiale L uilizzo di microconrollori o di circuii inegrai dedicai (ASC) consene una realizzazione compaa del conrollo digiale Secondo la endenza auale, si preferisce il conrollo digiale per la sua affidabilià, per l assenza di procedure di araura e per la facilià di aggiornare il conrollo senza modificare il circuio

9 Modulazione ad onda quadra Quando la frequenza di modulazione divena prossima a quella della * da generare (pochi impulsi per periodo) il filraggio del carico si riduce e la forma d onda della correne è molo disora Modulazione ad onda quadra Quando la frequenza di modulazione divena prossima a quella della * da generare (pochi impulsi per periodo) il filraggio del carico si riduce e la forma d onda della correne è molo disora n alcuni casi le deformazioni sono acceabili. La PWM può consenire ancora di regolare l ampiezza della componene fondamenale della ensione Modulazione ad onda quadra Con un solo impulso per periodo (modulazione ad onda quadra) l ampiezza della componene fondamenale della ensione generaa è fissa e se ne può regolare solano la frequenza Modulazione ad onda quadra v Componeni aivi usai negli inveriori Gli inveriori auali usano componeni conrollai in spegnimeno Componeni aivi usai negli inveriori Gli inveriori auali usano componeni conrollai in spegnimeno Solo per grossissime poenze e in vecchie cosruzioni sono ancora usai inveriori a SCR

10 Componeni aivi usai negli inveriori Componeni aivi usai negli inveriori Darlingon GBT GTO MOSFT MOSFT sono quasi esclusivamene usai per piccole poenze, elevae frequenze di commuazione ed applicazioni economiche alimenae dalla ree a 220 Darlingon GBT GTO MOSFT Componeni aivi usai negli inveriori ransisori darlingon di poenza sono sai quasi compleamene soppianai dagli GBT Darlingon GBT GTO MOSFT Componeni aivi usai negli inveriori Per le poenze medie/grandi (10200 kw) si usano prevalenemene GBT Darlingon GBT GTO MOSFT Componeni aivi usai negli inveriori GTO sono SCR doai di capacià di spegnimeno. Si usano normalmene per grandi/grandissime poenze (moli MW) Darlingon GBT GTO MOSFT Componeni aivi usai negli inveriori n applicazioni di media poenza si usano spesso moduli comprendeni una o più unià GBT DODO già connessi secondo gli schemi degli inveriori

11 Componeni aivi usai negli inveriori n applicazioni di media poenza si usano spesso moduli comprendeni una o più unià GBT DODO già connessi secondo gli schemi degli inveriori Si sanno presenando sul mercao moduli comprendeni anche la circuieria di comando, che sono convenieni sia dal puno di visa della facilià di realizzazione sia per la maggiore affidabilià Componeni aivi usai negli inveriori n applicazioni di media poenza si usano spesso moduli comprendeni una o più unià GBT DODO già connessi secondo gli schemi degli inveriori Si sanno presenando sul mercao moduli comprendeni anche la circuieria di comando, che sono convenieni sia dal puno di visa della facilià di realizzazione sia per la maggiore affidabilià Come alernaiva ai GTO sono in fase di sviluppo GBT adai all impiego fino a qualche MW