commutazione induttiva (carico induttivo); commutazione capacitiva (carico capacitivo).
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- Albino Lupi
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1 I crcut per la rduzone delle perdte devono essere dmensonat consderando le dverse condzon operatve che possono presentars durante l apertura e la chusura del Transstor. Per caratterzzare queste condzon, s fa n genere rfermento alle due dstnte stuazon, che possono presentars quando l nverter funzona ad onda quadra: commutazone nduttva (carco nduttvo); commutazone capactva (carco capactvo). Quando l nverter funzona ad onda quadra tutte le commutazon sono dello stesso tpo mentre quando la tensone d uscta è modulata, due tp d commutazone s presentano alternatvamente.
2 commutazone nduttva Apertura. La corrente fornta dall nverter rsulta sfasata n rtardo rspetto alla tensone; pertanto, all atto dello spegnmento, ogn Transstor s trova a condurre la corrente assorbta dal carco (stessa stuazone de c.c.-c.c.). Crcolazone d corrente v u u D 2 T 2 t D 1 T 1
3 commutazone nduttva Apertura. Occorre nserre un condensatore n parallelo a T 2 per rdurre le perdte. Supponamo che T 2 sa n conduzone ( u <0) e s vogla commutare su T 1. I u cost T2 In t= t a D 1 entra n conduzone v c C E a t 0 t a t t 1 t a t 1 +t f t
4 commutazone nduttva Per motv d smmetra e per rdurre l effetto delle nduttanze dsperse, è convenente mpegare due condensator (d capactà C/2) post drettamente n parallelo a due Transstor.
5 commutazone nduttva Chusura. se tra l apertura d un Transstor (ad esempo T 2 ) e la successva chusura dell altro Transstor dello stesso ramo (T 1 ) vene fatto ntercorrere un ntervallo d tempo suffcentemente lungo, all atto della chusura d quest ultmo tutta la corrente d carco crcola nel Dodo omonmo (D 1 ). Non occorre ntrodurre alcuna nduttanza per lmtare l d/dt v u u D 2 T 2 t D 1 T 1
6 commutazone capactva Analogamente al caso d carco nduttvo, quando l nverter funzona ad onda quadra con commutazon tutte d tpo capactvo, l problema della rduzone delle perdte d commutazone rsulta semplfcato rspetto al caso de converttor c.c.-c.c. Infatt, n tal condzon operatve, all atto della apertura, Transstor s trovano a condurre una corrente nulla e, d conseguenza, non s hanno perdte d apertura.
7 commutazone capactva Vceversa occorre nserre l crcuto nduttvo, doneo a rdurre le perdte d chusura.
8 Funzonamento con onda modulata S consder l comportamento del crcuto n presenza d una commutazone capactva. Nell stante n cu T 1 vene aperto la corrente u <0 e, pertanto, crcola n D 1. Quando T 2 vene chuso, l energa mmagazznata nel condensatore, carco ad E a, vene dsspata sul Transstor stesso.
9 Funzonamento con onda modulata Un funzonamento analogo s avrebbe anche se s fossero utlzzate le resstenze d dsspazone. Infatt, mpegando questo crcuto, solo l energa mmagazznata nel condensatore C 2 vene dsspata sulla relatva resstenza, mentre, a causa della presenza del Dodo D C1 l condensatore C 1 s scarca senza alcuna resstenza n sere. D C1 D C2
10 Funzonamento con onda modulata Per lmtare l valore della corrente d carca e scarca delle capactà occorre nserre, n sere a cascun Transstor, una nduttanza che ha l duplce scopo d rendere trascurabl le perdte localzzate ne Transstor durante la loro chusura e d lmtare l valore d pcco della corrente che crcola nelle capactà.
11 Funzonamento con onda modulata Se l valore della capactà vensse scelto dello stesso ordne d grandezza del valore C a, l valore d L necessaro per lmtare a valor accettabl l pcco d corrente che crcola ne Transstor, rsulterebbe alquanto maggore d quello necessaro per rendere trascurabl le perdte localzzate ne Transstor durante la loro accensone.
12 Funzonamento con onda modulata Il crcuto per la rduzone delle perdte è normalmente mpegato solo n nverter d grossa potenza, quando s desder mpegare una frequenza d commutazone elevata. Quando l nverter è realzzato con IGBT assemblat nello stesso package, n genere non s ntroduce alcun crcuto, né capactvo né nduttvo, atto a rdurre le perdte d commutazone, ma c s lmta all mpego d crcut done a lmtare le sovratenson sull ntero modulo.
13 Un segnale perodco s(t) può essere scomposto nella somma d nfnte component snusodal d ampezza e frequenza che dpendono dal segnale stesso. S defnsce sere d Fourer a coeffcent real del segnale s(t): s( t) A A sn t B cos t 0 1
14 s( t) A A sn t B cos t 0 1 La funzone f( t) A sn t B cos t rappresenta l -esma armonca o armonca d ordne. La funzone f 1 vene detta prma armonca o armonca fondamentale.
15 s( t) A A sn t B cos t 0 1 I coeffcent A e B, dett coeffcent d Fourer, sono defnt come: A 0 1 T T 0 T s( t) dt 2 2 A s( t)sn t dt B s( t)cos t dt T T 0 0 T
16 La sere d Fourer può essere scrtta anche: s( t) A A sn t B cos t A C sn( t ) B C A B arctg A 2 2 dove C è l ampezza della -esma armonca e la sua fase.
17 s( t) A A sn t B cos t 0 1 1) Se s(t) è una funzone dspar (s(t)= -s(-t)), ovvero la forma d onda s rpete ogn semperodo con segn oppost, le armonche d ordne par rsultano nulle. 2) Se s(t) è una funzone par (s(t)= s(-t)), ovvero la forma d onda è smmetrca rspetto all orgne, le armonche d ordne dspar rsultano nulle.
18 s( t) A A sn t B cos t 0 1 3) Se s(t) presenta una smmetra par rspetto al quarto d perodo, allora le component n coseno sono nulle, ovvero B = 0 per ogn. 4) Se s(t) presenta una smmetra dspar rspetto al quarto d perodo, allora le component n seno sono nulle, ovvero A = 0 per ogn.
19 Come s è vsto, l pù semplce andamento della fornta da un nverter è rappresentato dall onda quadra. tensone Per la propretà 1 della Sere d Fourer tale forma d onda, essendo dspar, presenta solo armonche d ordne dspar.
20 Come s è vsto, l pù semplce andamento della fornta da un nverter è rappresentato dall onda quadra. tensone Per la propretà 1 della Sere d Fourer tale forma d onda, essendo dspar, presenta solo armonche d ordne dspar. Inoltre, presentando una smmetra par rspetto a T/4, per la propretà 3 coeffcent B = 0 per ogn.
21 Indcata con V 0 l ampezza dell onda rettangolare, l ampezza A della -esma armonca rsulta: n cu V 0 può essere par ad E a oppure ad E a /2, a seconda che s utlzz, rspettvamente, un nverter a ponte oppure a semponte. Per contenuto armonco s ntende l nseme delle ampezze delle armonche, d valore sgnfcatvo, d una forma d onda. In generale, l numero d armonche che s consdera dpende dall applcazone e dalla frequenza d commutazone.
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