Invertor monofazat, cu comandă PWM

Tema de proiectare

Se va proiecta un invertor monofazat, cu comandă PWM (cu modulație în frecvență),(i=25)

având următoarele date nominale:

- Valoarea efectivă nominală a tensiunii sarcinii:

UN = 60 + 10*i=310V

- Valoarea efectivă nominală a curentului de sarcină:

IN = 25 + 5*i=25+125=150A

- frecvența nominală a sarcinii:

fN = 50 Hz

- numărul de impulsuri într-o semiperioadă a tensiunii de ieșire:

n =100 - 2* i=100-2*25=50

- durata unui impuls:

t_0=1/(2∙50∙50)∙0,75=0,0002

Schema bloc a pentru invertorul monofazat în punte

Invertoarele permit conversia energiei electrice din curent continuu în curent alternativ (c.c.-c.a.). Dacă partea de c.a. a invertorului este legată la rețeaua de distribuție a energiei electrice și este realizat integral cu tiristoare acesta se confundă cu redresorul comandat funcționând în regim de invertor și poate fi denumit invertor cu comutație naturală.

Dacă partea de curent alternativ a invertorului este independentă de rețeaua de c.a. sau de orice altă sursă ,furnizând la ieșire o tensiune alternativă proprie , cu o anumită valoare efectiva,frecvență și cu un anumit număr de faze, acesta va fi un invertor independent sau autonom.

Invertoarele autonome pot fi invertoare cu comutație forțată sai invertoare rezonante.

Fig. 1.1. Schema de forță a invertorului monofazat în punte

Schema de principiu a invertorului de tensiune monofazat, în punte, este ilustrată în fig. 1.1, unde:

- Ud - tensiunea continuă de intrare (din circuitul intermediar);

- T1, T2 - tranzistoare de pe diagonala pozitivă;

- T3, T4 - tranzistoare de pe diagonala negativă;

- D1 ... D4 - diode antiparalel;

- S - sarcina.

Elementele semiconductoare ale celor două laturi vor fi comandate în opoziție, iar în funcție de strategia de modulare, pe durata a π radiani vor conduce în comutație doar elementele unei diagonale, sau în contratimp ambele diagonale.

Tensiunea la bornele sarcinii este

Tensiunea la ieșirea invertorului va fi astfel compusă dintr-o succesiune de impulsuri dreptunghiulare, de amplitudine Ud și - Ud.

Valorile ce se impun prin tema de proiectare, pentru invertorul monofazat, considerând ca strategie de comandă a acestuia, modulația în frecvență , sunt:

- Valoarea efectivă nominală a curentului de sarcină (IN);

- Valoarea efectivă nominală a tensiunii sarcinii (UN);

- frecvența nominală a sarcinii (fN ) ;

- numărul de impulsuri într-o semiperioadă a tensiunii de ieșire (n

-durata unui impuls

2 Alegerea si verificarea elementelor semiconductoare de putere (Tranzistorul - IGBT).

2.1.Calculul mărimilor caracteristice pentru invertorul monofazat în punte

Mărimile specifice invertorului monofazat sunt :

- tensiunea maximă ce solicită tranzistorul în sens direct, în stare de blocare. Aceasta

este egală cu tensiunea continuă din circuitul intermediar al invertorului:

Ub =Ud , (1.2)

unde, Ud se calculează în funcție de tensiunea efectivă nominală a sarcinii și de

frecvența nominală, impuse prin tema de proiectare:

UdN=(√2)/2 310/(√50) 1/(√50∙√o,ooo2)=310 V

-Tensiunea maxima ce solicita tranzistorul in sens direct in starea de blocare: este chiar tensiunea continua de intrare U0:

Ub = U0 = 310 [V]

- Valoarea medie nominală a curentului prin tranzistorul comutator - se calculează considerând curentul prin sarcină de formă sinusoidală și în fază cu tensiunea (cazul cel mai defavorabil):

ITAVN=150(√2)/π=67,52 A

- Valoarea medie nominală a curentului prin dioda antiparalel - se calculează în funcție de defazajul maxim între tensiunea și curentul de la ieșirea invertorului (φmax):

unde φmax=2π/3

IFAVN=150(1+0,5)/π√2=50,64 A