TECNICHE DI PILOTAGGIO DELL INVERTER TRIFASE

Transcript

1 TECNICHE DI PILOTAGGIO DELL INERTER TRIFASE NOZIONI DI BASE Lo schema i un inerer rifase a ensione impressa è illusrao in Fig... Esso è composo a re rami (insiemi i ue inerruori biirezionali collegai in serie) alimenai in parallelo a una sorgene in coninua. A ciascun ramo fa capo un morseo el carico rifase, alimenao al cenrale ra i ue inerruori. Sa Sb Sc Da Db Dc Sa Da Sb Db Sc Dc a b c m Fig.. - Schema ell'inerer rifase Dal puno i isa funzionale, esso è un coneriore DC/AC, in grao i rasformare, con opporuno comano egli inerruori i ramo, la coninua in ingresso in un sisema rifase i ensioni alernae in uscia. Per eiare il coro circuio ella sorgene coninua in ingresso, il comano ei ue inerruori i ramo ee essere i ipo complemenare, come illusrao in Fig... k Fig.. Comano i ramo Negli inerruori reali (empi i aperura e chiusura non nulli) è preiso un empo moro ( ea ime ) per garanire che ciascun inerruore i ramo sia effeiamene apero quano l alro chiue. Nelle consierazioni segueni consieriamo inerruori ieali (empi i aperura e chiusura nulli) rascurano il empo moro. In quese conizioni, al puno i isa logico, il comporameno i ciascun ramo è efinio a un solo segnale i comano (). CALCOLO DELLE TENSIONI DI USCITA Per eerminare le ensioni fornie all inerer rifase facciamo riferimeno allo schema in Fig.., oe è sao ricaao il puno cenrale () ell alimenazione coninua (che uilizzeremo Tecniche i piloaggio ell'inerer rifase 8//.9

2 Calcolo elle ensioni i uscia come poenziale i riferimeno) e si è consierao il caso generale i un carico collegao a sella con neuro isolao. D a D b D c D a D b D c ab a b c a am m m Fig.. - Tensioni i uscia ell inerer rifase Si possono iguere: le ensioni i ramo a, b, c, che sono ireamene iniiuae al comano i ramo: a b c ; ; ; a b c (.) le ensioni concaenae ab, bc, ca, oenibili come combinazione elle ensioni i ramo: ab bc ca a b c b c a (.) le ensioni i fase el carico am, bm, cm; la ensione el cenro sella el carico rispeo al poenziale i riferimeno m. Per quano concerne l iniiuazione elle ensioni i fase, esse possono essere espresse come: am bm cm a b c m m m (.) In quese relazioni occorre eerminare il poenziale (incognio) el cenro sella.

3 Scomposizione in serie i Fourier Sommano membro a membro si ricaa: am bm cm ( a b c ) m (.) Nell ipoesi i carico rifase simmerico collegao a sella con neuro isolao, è facile imosrare che la somma elle ensioni i fase è nulla: a cui si ricaa: (.) am bm cm mo ( a b c ) (.) Perano, noe le ensioni i ramo (al comano), si può calcolare il poenziale el cenro sella con la (.) e quini le ensioni i fase alle (.). In funzione ello sao logico ( o ) el comano ei re rami, l inerer rifase è in grao i applicare 8 ierse configurazioni i ensione uscia, elle quali corrisponeni a ensione nulla (sai e ) e le alre a ensione non nulla (sai..). La più semplice moalià i comano ell inerer rifase preee l applicazione in sequenza elle configurazioni non nulle i ensione: si raa el comano a ona quara (o sixsep) illusrao nel paragrafo seguene. Fig.. - Sai ell inerer rifase sao Tab.. Sai e rispeii comani i ramo Nelle conizioni inicae si può scriere: am Z i a, bm Z i b, cm Z i c, che sommano m. a m. fornisce: am bm cm Z (i a i b i c ).

4 Sc Sc Comano a ona quara (Six Sep) COMANDO AD ONDA QUADRA (SIX STEP) a Sa Sa Sa b Sb Sb Sb c Sc Fig.. - Tensioni i uscia riferie al puno cenrale el bus DC ab bc ca Fig.. - Tensioni i uscia concaenae

5 Scomposizione in serie i Fourier. Scomposizione in serie i Fourier.. Tensioni i uscia riferie al puno cenrale el bus DC () ( ) ( ) ( ) ( )... a () ( )... b () ( )... c (.) Sono preseni solano le armoniche ispari. k j sequenze iree k j sequenze omopolari j,,,... k j sequenze inerse.. Tensioni i uscia concaenae () K ab () L bc () K ca (.8) Non sono preseni le sequenze omopolari nelle ensioni concaenae... Tensione el cenro sella el carico riferia al puno cenrale el bus DC () () () () ( ) c b a m (.9)

6 Comano a ona quara (Six Sep) () ( ) ( 9) ( ) L (.) 9 m Sono preseni solano le armoniche muliple i re... Tensioni i fase el carico ( ) ( ) ( ) ( ) L am bm () L (.) cm () L Non sono preseni le armoniche muliple i re nelle ensioni i fase. Riepilogo elle nozioni fonamenali: - È possibile conrollare la frequenza fonamenale f. - Non è possibile conrollare l ampiezza ella fonamenale: - ampiezza a armonica ella ensione i fase el carico ˆ f. - ampiezza a armonica ella ensione i linea el carico ˆ l. - ampiezza a armonica ella ensione i uscia ell inerer (riferia al cenrale el bus DC) ˆ f.

7 Rappresenazione eoriale ella ensione i uscia. Rappresenazione eoriale ella ensione i uscia a b c sao Fig.. Sai ell inerer e ensioni ai morsei nel comano six-sep m am bm cm sao Fig..8 Sai ell inerer e ensioni sul carico nel comano six- sep Se si consierano le possibili configurazioni elle ensioni i fase applicae al carico all inerer rifase (nelle figure preceeni sono riporae le configurazioni non nulle), e si applica a ciascuna i esse la rasformazione i fasi (abc)(α,β), si oengono alreani eori i spazio (ciascuno caraerizzao a una coppia i componeni α,β) la cui rappresenazione nel piano complesso è inicaa in figura: Trasformazione a poenza i fase cosane.

8 8 Tecniche i moulazione PWM b r () β r () r () () r o α a () r r () r () () c r Fig..9 - Esagono elle ensioni i uscia ell inerer rifase Tale rappresenazione, noa come esagono elle ensioni i uscia ell inerer rifase, consene i aluare, per ciascuna configurazione el comano, le ensioni applicae al carico sia in ermini i componeni α,β che in ermini i ensioni rifasi (quese ulime sono oenibili come le componeni i ciascun eore sugli assi sfasai i /). sao eore i spazio r r r r r r r r Tab.. Sai, comani i ramo e eori i spazio I sei eori ella ensione i uscia ell inerer elimiano alreani seori angolari i / ( sesani ) la cui iniiuazione è alla base i una ra le più imporani ecniche i moulazione ell inerer rifase, la moulazione ei eori i spazio (S-PWM) presenaa nel seguio. TECNICHE DI MODULAZIONE PWM. Moulazione seno-riangolo (S -PWM) In queso ipo i moulazione i componeni saici engono commuai negli isani i inersezione i ue funzioni perioiche i frequenza iersa (porane e moulane). In queso moo è possibile eizzare elle ensioni i uscia (a, b e c) che, a bassa frequenza, hanno

9 Moulazione seno-riangolo (S -PWM) 9 lo sesso conenuo armonico (sessa forma 'ona) ella funzione i riferimeno a frequenza minore. Come porane è i solio usaa una funzione riangolare () con frequenza angolare e un alore i picco ˆ. Come moulani si usano re ensioni usoiali i frequenza pari a quella esieraa per la fonamenale ella ensione i uscia: * a * b * c () ˆ ( ) s () ˆ ( ) s () ˆ ( ) s (.) Parameri fonamenali ˆ s M inice i moulazione ˆ P rapporo ra le frequenze Tecnica i commuazione se * > allora poni S a on e S a off a se inece * < allora poni S a on e S a off a a * a Fig.. Moulazione S -PWM * ao Fig.. - Porane e moulane nella S -PWM con p, M.

10 Tecniche i moulazione PWM a ensione fonamenale Fig.. - Tensione i uscia (fase a) riferia al puno cenrale el bus DC. ab ensione fonamenale Fig.. - Tensione concaenaa.. Scomposizione in serie i Fourier Σ a ( ) M cos( α) J k ± k n± J k km n km k cos( k ) ( k n) cos( k nα) (.) oe: α J,..., Jn: funzioni i Bessel el primo orine. Il primo ermine rappresena la ensione fonamenale che è ireamene proporzionale all'inice i moulazione se M <. Il secono ermine rappresena le componeni armoniche alla frequenza ella porane e suoi mulipli. Non esisono armoniche la cui frequenza è muliplo pari ella frequenza ella porane: (k / ) se k è pari.

11 Moulazione seno-riangolo (S -PWM) Il erzo ermine rappresena le bane i armoniche cenrae sulle frequenze muliple ella frequenza ella porane. In accoro con il ermine [(k n ) /] si ha: - per k ispari, la bana presena solo armoniche pari; - per k pari, la bana presena solo armoniche ispari. Poiché l'armonica ominane si ha per, si prene un rapporo i frequenze p muliplo i re, in moo ale che l'armonica ominane formi una sequenza omopolare (erne i correni omopolari non possono circolare). ensione p.u... Fig.. - Tipico spero ella moulazione S -PWM (M.8) k ˆ a... k (fonamenale). k p± k p±. k p± inice i moulazione M Fig.. - Ampiezza relaia elle armoniche in funzione ell'inice i moulazione (ensione i uscia ell inerer riferia al cenrale el bus DC). Per M, si ha il massimo alore ella ensione fonamenale, che è solano il 8.% ella massima ensione fonamenale che si può aere all'inerer (con la moulazione six sep): ˆ ˆ ˆ a( SIXSTEP) a( M ) ; a( SIXSTEP). 8 ˆ ( ) (.) a M Quese relazioni algono anche per la ensione i fase el carico, la cui prima armonica ha la sessa ampiezza ella ensione i uscia ell inerer riferia al cenrale el DC bus.