IZMJENJIVAČI

1. IZMJENJIVAČI • AUTONOMNI • (REZONANTNI) • (USMJERIVAČI U IZMJENJIVAČKOM NAČINU RADA ???)

2. IZMJENJIVAČI ISPRAVLJANJE ∼ – ISTOSMJERNA PRETVORBA IZMJENIČNA PRETVORBA – ∼ ∼ – tok energije IZMJENJIVANJE IZRAVNA IZRAVNA ISTOSMJERNA PRETVORBA IZMJENIČNA PRETVORBA NEIZRAVNA NEIZRAVNA

3. IZMJENJIVANJE • PRETVORBA ISTOSMJERNE VELIČINE (NAPON, STRUJA) U IZMJENIČNU VELIČINU (NAPON, STRUJA) • NAPONSKI ULAZ – NAPONSKI IZVOR • STRUJNI ULAZ - STRUJNI IZVOR

4. IZMJENJIVAČI • PROBLEM: • HARMONIJSKI SASTAV IZLAZNE VELIČINE - NAJČEŠĆE ŽELIMO SINUSNI VALNI OBLIK • RJEŠENJA: • RAZLIČITE METODE ZA SMANJENJE HARMONIKA • FILTRIRANJE • REZONANTNI IZMJENJIVAČI

5. IZMJENJIVAČI • PROBLEM: • UPRAVLJANJE IZLAZNOM SNAGOM • RJEŠENJA: • PROMJENA AMPLITUDE ULAZNE VELIČINE • PROMJENA ŠIRINE IMPULSA (KVAZIPRAVOKUTNI) • PROMJENA KUTA UPRAVLJANJA (AKTIVNOTROŠILO) • MODULACIJA ŠIRINE IMPULSA (PWM) • REZONANTNI IZMJENJIVAČI - PROMJENA FREKV.

6. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI = IZMJENJIVAČI PROMJENJIVE FREKVENCIJE

7. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI JEDNOFAZNI IZMJENJIVAČ U MOSNOM SPOJU S DJELATNIM TROŠILOM – NAPONSKI ULAZ

8. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI JEDNOFAZNI IZMJENJIVAČ U MOSNOM SPOJU S DJELATNIM TROŠILOM – NAPONSKI ULAZ

9. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI VJEŽBA : JEDNOFAZNI IZMJENJIVAČ U MOSNOM SPOJU S DJELATNIM TROŠILOM – STRUJNI ULAZ ZA VJEŽBU NACRTAJTE SHEMU IZMJENJIVAČA SA STRUJNIM ULAZOM I ODGOVARAJUĆE VALNE OBLIKE PRAVOKUTNE I KVAZIPRAVOKUTNE IZLAZNE STRUJE. KOJE SKLOPKE VODE STRUJU U KOJEM INTERVALU ?

10. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI JEDNOFAZNI IZMJENJIVAČ U MOSNOM SPOJU S OMSKO-INDUKTIVNIM TROŠILOM – NAPONSKI ULAZ UPRAVLJANJE IZLAZNIM NAPONOM

11. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI ČEŠĆI JE SLUČAJ TROŠILA S FAKTOROM SNAGE MANJIM OD 1 – OMSKO-INDUKTIVNO TROŠILO

12. Odgovor na prvo pitanje: Ako R/ωL  0, onda I1/I3  3/a. Koliki je a? Razvojem pravokutnog napona u red, dobije se:

13. Dakle, a = 1/3, pa: Odgovor na drugo pitanje je trivijalan.

14. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI

15. Još primijetite: Proračun osnovnog harmonika napona Izračunajmo Fourierove koeficijente. Napon vaje neparnafunkcija, tj. f(–x) = –f(x), pa nema kosinusnih članova. Amplituda sinusnih članova iznosi:

16. Uvrštenjem ωt = :

17. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI

18. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI Upravljanje snagom kod aktivnog trošila Neka je vac zadan. Napon va može biti u bilo kojem “faznom položaju” Φ. Mijenjanjem Φ mijenja se i amplituda i faza osnovnog harmoničkog člana struje. Tako se upravlja snagom izvora vac. Izvor može davati i preuzimati snagu. Ako vakasni za vac, izvor vac daje snagu.  To je još jedan način upravljanja snagom (pored δ).

19. Primjer 8.1. Treba odrediti δ i Φ tako da je snaga predana trošilu 10 kW. Zadano je vac = 400 sin 377t, Vdc =350 V i L = 10 mH. Ne postoji jedan par vrijednosti δ i Φ pri kojem je snaga predana trošilu jednaka 10 kW.  Treba postaviti dodatni zahtjev: struja ia1 mora biti u fazi s naponom vac. Iz konstrukcije fazorskog dijagrama je očito da kut Φ mora biti negativan (uzima se da je Φ pozitivan, ako va kasni za vac).

20. Vac = 400 V Ia1 = 50 A

21. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI

22. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI IZMJENJIVAČI S UTISNUTOM STRUJOM

23. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI IZMJENJIVAČI S UTISNUTOM STRUJOM

24. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI IZMJENJIVAČI S UTISNUTOM STRUJOM

25. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI IZMJENJIVAČI S UTISNUTOM STRUJOM

26. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI SMANJIVANJE HARMONIKA

27. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI SMANJIVANJE HARMONIKA –Metoda uklanjanja harmonika –Metoda poništavanja harmonika – Metoda premještanja harmonika (metoda širinsko-impulsne modulacije, metoda modulacije širine impulsa, PWM)

28. AUTONOMNI IZMJENJIVAČI SMANJIVANJE HARMONIKA Metoda uklanjanja harmonika Ideja je da se odabere takav δda nema nekih harmonika.

29.  = 2

31. Amplituda sinusnih članova iznosi: Amplituda trećeg harmonika iznosi: Izborom δmože se potpuno otkloniti treći harmonik. Treći harmonik ne postoji ako je δ = 30o el.

32. Grafičko tumačenje integranda integrala: Pozitivne slabo zatamnjene površine jednke su negativnim jako zatamnjenim površinama. Zato je uklonjen treći harmonik iz kvazipravokutnog valnog oblika.

33. Peti harmonik iznosi: Grafičko tumačenje integranda ovog integrala za δ = 30o el. dobije se polaganjem kvazipravokutnog valnog oblika bez trećeg harmonika na sinusoidu sin 5ωt: 180 : 5 = 36 Vidi se da integral nije jednak nuli.

34. Uistinu, uklonjeni su svi harmonici reda 3n. Za taj valni oblik se kaže, u tehničkom žargonu, da je oslobođen od 3n harmonika. To se može dokazati analizom Fourierovih koeficijenata.

35. Primjer: Istodobno uklanjanje trećeg i petog harmonika Ideja: u valnom obliku odabrati dva parametra; prvim (δ) se uklanja treći harmonik, a drugim peti (γ).

36. Žljebove treba umetnuti tako da ostane uklonjen treći harmonik. Očito, središte žljeba treba biti u 60o i u 120o.

37. Sada treba odabrati takovu širinu žljeba da nestane peti harmonik: Poluširina žljeba treba biti 6o el. Pozitivni i negativni mali trokutasti isječci poništavaju jedan drugi, a zbroj dviju negativnih površina osnovice četvrtine periode (petog harmonika) poništava jednu pozitivnu površinu osnovice poluperiode (petog harmonika).

38. Metoda poništavanja harmonika

40. Primjer: Istodobno uklanjanje trećeg i poništavanje petog harmonika Uzmu se dva izmjenjivača. Svaki izmjenjivač daje kvazipravokutni napon koji nema trećeg harmonika. Zato se kombinacijom ova dva kvazipravokutna napona ne može dobit napon koji sadrži treći harmonik. No, odgovarajućim “faznim pomakom” ova dva kvazipravokutna napona može se dobiti napon koji ne sadrži peti harmonik.

41. 180 : 5 = 36 30 + 36 = 66

42. Metoda premještanja harmonika MODULACIJA ŠIRINE IMPULSA (PWM)

43. Prisjetimo se definicije THD: Treba naći Va rms i Vac rms. Računamo:

45. Dakle, napon dobiven širinsko-impulsnom mdulacijom i pravokutni valni oblik napona imaju u osnovi jednak faktor THD. Pa, u čemu je onda prednost širinsko-impulsnog moduliranog napona?

46. Harmonici PWM valnog oblika imaju mnogo veću frekvenciju od onih pravokutnog valnog oblika. Ako se trošilo napaja preko jednostavnog induktivnog filtra, za postizanje željenog faktora THD valnog oblika struje vrijednost induktiviteta je mnogo manja u pretvarača s PWM valnim oblikom izlaznog napona nego u pretvarača s pravokutnim valnim oblikom izlaznog napona.

47. - NAČELO

48. a) Bipolarna modulacija širine impulsa

50. Amplitudni indeks modulacije: Frekvencijski indeks modulacije: