Issuu on Google+

ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ – СОФИЯ, ФИЛИАЛ ПЛОВДИВ ФАКУЛТЕТ ПО ЕЛЕКТРОНИКА И АВТОМАТИКА

Катедра ЕЛЕКТРОНИКА

ДИПЛОМНА РАБОТА НА Зоран Драган Бабинкостов

фак.№ 340758

Специалност: Електроника Образователно-квалификационна степен: Бакалавър

Тема: Изследване на трифазен зависим инвертор на ток

Научен ръководител: Доц.Емил Динков

Пловдив, 2008


ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ – СОФИЯ, ФИЛИАЛ ПЛОВДИВ ФАКУЛТЕТ ПО ЕЛЕКТРОНИКА И АВТОМАТИКА

Катедра ЕЛЕКТРОНИКА Дата на задаване: Дата на предаване:

Утвърждавам: Декан: (доц.Галидия Петрова)

ЗАДАНИЕ за дипломна работа на студента Зоран Драган Бабинкостов, Образователна степен: Бакалавър,

ф.№ 340758 Специалност: Електроника

Тема: Изследване на трифазен зависим инвертор на ток 1. Описание на конкретната инжинерна задача и вида на крайните резултати,които трябват да се решат в оргиналната част от дипломната работа: Трифазния зависим инвертор на ток е включен паралелно с енергийната мрежа. Инвертора се захранва од DC източник с ограничени енергийни параметри. Характеризира се точка на максимална мощност. 2. Изходни цифрови данни за изчислителна част/Функционални изисквания към софтуерната част: Синтезиране на трифазния инвертор на ток със оглед на: хармоничния състав (филтрация), енергийна ефективност (високо КПД), избор на клюова честота и вид на модулация. Разработка на инжинерна методика за пресметване на трифазния инвертор на ток. 3. Изходни литературни и други източници: Мuhammad H. Rashid, Power Electronics Handbook, Second Edition; Jose Rodrıguez & Jose Espinoza, PWM Regenerative Rectifiers: State of the Art; Benjamin Sahan , Development od a Single-Stage Three-Phase PV Module Integrated Converter. 4. Съдржание на дипломната работа 4.1 Заглавна страница по образец 4.2 Оргинал на заверено дипломно задание 4.3 Съдржание 4.4 Увод 4.5 Глава 1 - Обзор - състояние на проблема по литературни дани; 4.6 Глава 2 - Описание на апаратната (схемната) част; 4.7 Глава 3 - Изчислителна част - фукнкционално тестване; 4.8 Глава 4 - Приложимост на дипломната работа; 4.9 Глава 5 - Икономическа отценка на резултатите и техничката ефективност; 4.10 Използвана литература 4.11 Приложения Научен ръководител: (доц. Емил Динков) Студент:

Ръководител на катедра: (доц. Светослав Иванов)


Увод .................................................................................................... 2  Глава 1 - Възможни схемни решения за трифазния инвертот на   ток .................................................................................................. 8  Глава 2 - Описание на модулационните техники Техника основаваща се на пространствен вектор ................ 17 Оптимизирана модулационна стратегия относно симфазните токове 22 Техника основаваща се на един носещ сигнал ..................... 30 Техника на елеминация на отреден хармоник ................. 34 Глава 3 - Методика на пресметване на елементите - функционални тестване ....................................................................................... 45  Глава 4 - Приложимост на дипломната работа ............................ 47  Глава 5 - Икономическа отценка на резултатите и техническа ефектисност ........................................................................................ 50  Използвана литература ..................................................................... 51  Приложения ........................................................................................ 52 

 

Технически Университет София - Филиал Пловдив

Съдржание


Изследване на зависим инвертор на ток

Днес въпросът за енергията е централна тема в дебатите за бъдещето на нашата планета. Тревогата от перспективите за изчерпване на петрола се обединява с тревогата за климатичните промени и последиците от тях. Сред решенията, които светът на учените и международните институции дават на тези проблеми от глобално естество, се открояват две стратегии: икономията на енергия и възобновяемите енергийни източници. Преобладаващото количество енергия, която човечеството използва към настоящия момент (въглища, нефт, природен газ) е създадена преди милиони години. Тези източници се считат за невъзстановими, тъй като използването им превишава в значителна степен процеса на създаване. Възстановимите енергийни системи използват постоянно изменящите се източници, които не водят до замърсяване на околната среда. Такива източници са слънчевата радиация, вятъра, биомасите и геотермалната енергия. Възбновимата енергия е важна от гледна точка на ползата от нея. Технологиите за добиване на възбновимата енергия за „чисти”, в сравнение с конвенционалното добиване на енедгия, от гледана точка на негативните ефекти върху околната среда. Възстановимите източници на енергия не са заплашени от изчерпване. Добиването на алтернативната енергия изисква повече умения и професионализъм, а така също допълнителни инвестиции, както и изискване на прилагането на високи технологии.  Развиването на алтернативните енергийни технологии несъмнено подобрява и енергийната сигурност. Тяхното експлоатиране се характеризира с много малко отделяне на отпадъци или изпускане на замърсителни емисии във въздуха. Около 1900 г., ранният период на произвеждане на електрическа енергия с комерсиална цел, водната енергия е била източник и в самото начало е имала важен принос. Водноелектрическите централи, повечето от които са построени на големите водни източници, днес дават около 6 % от световната енергия. Другите възобновяеми източници на енергия са имали бавно развитие. През 1990 г. само около 2 % от световната комерсиална енергия идва от тях. Около три четвърти от тези 2 % идвали от биомасата, а другите 0,5 % били разпределени между слънчевата, геотермалната, ветровата енергия и енергията на малките водни източници.  

Технически Университет София - филиал Пловдив

Увод


Изследване на зависим инвертор на ток

Фиг.1 Процентна разпределба на възобновяемите енергийни източници 

Самите цени на електичеството, както и на топлоенергията неотклонно растат в глобален мащаб. Тази тенденция е неизбежна. Тя пряко следва непрекъснато увеличаващия им се дефицит и съответно увеличаването на цените на изкопаемите енергоизточници (като нефт и газ). Всичко това води до използването на алтернативни източници на енергия заедно с новосоздадените технологии.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Последните резлутати които са претставени от международните комисии които следът развитието на добиването на енергия от възобновяемите енергийни източници показват на по-голямо използване на тези източници.


Изследване на зависим инвертор на ток

Глава 1 - Обзор Топологията на всеки инвертор може да се раздели на два вида които са инвертори на напрежение и инвертори на ток.

Фиг.2  Типична  еквивалентна  схема  на  напреженов  инвертор  с  DC‐DC  повдигащ  конвертер (MOS приложение) 

Причината за която инвертора е със средна точка на свързване, е свързан с постояннотоковата част, за да се сведе до минимум симфазното напрежение. Инвертора на напрежение който е дял от конвертора, свързан със другите модули (PWM, PPL и др.) преставлява система за преобразуване на напрежението, има нужда и от по-голямо напрежение на максимална точка на мощност поради толеранса който се дава при производство на целия модул. Тези високи напрежения на максимална точка на мощност не са изпълними съгласно фиг.3.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Инвертора на напрежение със средна точка на свързване, на входа трябва да има около 650V постояннотоково напрежение за да може да се свърже в 400V трифазна мрежа в паралел с други инвертори за да се постигне по-голяма енергия с по-малко загуби. При тази конфигурация трябва всеки свързан кондензатор в постояннотоковата верига да има напрежение по-високо от амплитудата на фазовото напрежение. При практически дизайн на инвертора, постояннотоковото напрежение да се движи в граници от 700-750V поради 10% толеранс на мрежовото напрежение и контрол.


Изследване на зависим инвертор на ток

Фиг.3 Зависимост на максимално напрежение на празен ход  , , при различна  температрура от напрежението на максимална точка на мощност  , при α  = ‐0,0029°C 

α представлява темпрературен коефициент. Когато този коефициент е отрицателен, изходното напрежение расте с намаляване на температурата. Поради всичките тези изисквания трябва да се постави допълнителен DC-DC повдигащ конвертор който има възможност да работи с по-ниски напрежения на максимална точка на мощност. (погледнете фиг.2) Инвертора на ток представлява подходяща замяна за инвертора на напрежение заедно с DC-DC конвертора когато се имат предвид напреженовите характеристики. Този инвертор който е директно свързан за модула за контрол, които заедно прават конвертора за преобразуване на източнците с ограничени енергийни параметри в електрична енергия, сочи на едностъпална система за конверсия за свързване в межа и търсене на максимална точка на мощността. Когато се погледне на инвертора на ток от страната на фактора на мощността, напрежението на максималната точка на мощност има по-висок лимит, около 440V, което напрежение се

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

 


Изследване на зависим инвертор на ток

Фиг.4 Типична еквивалентна схема на инвертор на ток (MOS изведба) 

Инвертора на ток е подходящ за използване на MOSFET транзистори, при които серийните диоди дават обратно напрежение, което дава възможност за спиране на течение на ток в обратна посока във вътрешните диоди. Тези общо се взимат за малки загуби от превкючване. Докато при напрежителния инвертор се използват външни диоди, които изискват допълнителни серийни диоди както е показано на фиг.2. Броя на елементите в инвертора както и сложната двустапална конверсия на инвертора на напрежение (ИН+DC-DC) показва по-малка надежност както и по-висока цена на уреда поради по-големия брой на елементи, за разлика от инвертора на ток,който е с по-малкък брой на елементи, дава по-голяма ефективност, надежност и цена.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

добива от минималното помеждуфазно напрежение намалено за толеранса на мрежното напрежение.


Изследване на зависим инвертор на ток

Фиг.5 Зависим инвертор на ток и блок диаграм за контрол 

Следователно, добитите синусоидални напрежения обясняват използването на тези топологии в средноволтични приложения, където се търсат високо качествени форми на изходните напрежения. Въпреки че, еднофазните инвертори на ток, могат да изпълняват ролята както и трифазните инвертори на ток, които могат да се изработат на базата на

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Главната цел на статичните конвертори на мощност е да произвежда променлив ток (синусоидален) от постояннен източник на ток, който в нашия слчай предстставлява източник с ограничени енергийни параметри (фотоволтанични системи, горивни клетки и други алтернативни източници). При синусоидалните напрежения, тяхните амплитуди, фази и честототи трябва да имат възможност да бъдат контролириуеми. Поради факта че изходните променливи токове , се характеризират с и високо ⁄ , на изхода трябва да се постави капацитивен филтър когато на входната част имаме присъствие на индуктивност.


Изследване на зависим инвертор на ток

еднакви принципи, обаче само трифазните инвертори на ток имат практично приложение.

1. Променливотоковата страна е главно капацитивна, и заради това, не трябва да бъде дадена на късо; това означава че, наймного само един от горните мощни ключове (1, 3 и 5 (Фиг.5)) и един от долните мощни ключове (4, 6 и 2 (Фиг.5)) може да бъде затворен (запушен) когато и да е; 2. Постояннотоковата страна не трябва да е отворена, което означава най-малко един от горните мощни ключове (1, 3 и 5 (Фиг.5)) и един от долните мощни ключове (4, 6 и 2 (Фиг.5)) винаги да бъде затворен през цялото време.  Може да се забележи че, двете дадени условия могат да бъдат извършени едновременно по което и да е било време, така че само един горен и един долен мощен полупроводников ключ винаги трябва да е затворен (запушен). Инвертора на ток се характеризира с девет валидни състояния (вектори) на мощните полупроводникови ключве при които инвертора на ток не допуска да има прекъсната (отворена) верига по всяко време (таб. 1). От таблицата може да се погледне че, векторите 7, 8 и 9 дават на късо постоянотоковата верига, което ще доведе до намагнитване на индуктивностите в постояннотоковата верига. При тези състояния няма течение на ток в променливотоковата верига на инвертора. Тези се т.н нулеви състояния се използват за поддържане на равновесението на , и за контрол на амплитудата на вектора на фазата на тока едновременно. Трансфера на мощноста се извършва по време на активните състояния на векторите (таб. 1). За да се генерират правилни форми на променливите токове на изхода, инвертора трябва да работи на принципът на преминаване от едно състояние в друго. Токовете които се добиват на изхода се характериризат със три състояния, които са , 0, и .

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

За да има правилно работене на мощните полупроводникови ключве на трифазния инвертор на ток, трябва винаги да се спазват следните две условия:


Изследване на зависим инвертор на ток

Т иТ

Състояние с номер # 1

 

Т иТ

2

 

Т иТ

3

Т иТ

4

Т иТ

5

Т иТ

6

Т иТ

7

0

0

Т иТ

8

0

Т иТ

9

0

Състояние

0 0 0 0

 

Вектор на състоянието = 1+ j0,577

 

= j1,155 = -1+ 0,577 = -1- j0,577

0

= - j1,155 0

= 1- j0,577

0

0

=0

0

0

0

=0

0

0

0

=0

Таблица. 1  Валидни състояния на превключване за трифазен инвертор на ток 

Когато гледаме от страната за синхронизация и контрол в инвертора на ток, представлява синхронизиран въртящ ъгъл, през който токът има контрол върху активната компонента на променящите фазни токове. За да се промени фактора на мощноста на тока на фазите, пр. за да се компенсират капацитивните токове добити от капацитивния филтър, qкомпонентата може да бъде приспособен по начина по който е 0 поради проказан на фиг.5. Фактора на мощността е еднакъв на следващия анализ. Системата за контрол за режимите за превключване се състои от MPPT (Maximum Power Point Tracker) което представлява уред за търсене на максимална точка на мощност, след това имаме един суматор който сумира сигналите които идват от уреда за търсене на максимална точка на и . Сигналът отива към интегрален или мощност пропорционално-интегрален регулатор. Следващя блок представлява ъглов регулатор който ни дава двата ъгъла по X и Y, съответно и които пак ни дава пространствения вектор при PWM или широчинноимпулсна модулация.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

 


Изследване на зависим инвертор на ток

Глава 2 - Описание на модулационните техники Съществувт повече модулационни техники които отговарят на специалните изискванията от страната на трифазия инвертор на ток които могат да бъдат изпълнени. Тези техники се групирани в три категории:

Bъпреки, че тези техники сами по себе си са различни, те генерират управляващи сигнали които отговарят на изискванията на трифазния инвертор на ток. За да се олесни анализа понататък, на входа се приема че . имаме постояннен източник

Teхника основаваща се на пространствен вектор SVM PWM

Главната цел на модулационната техниката която се основава на пространствен вектор е да генерира PWM „зареждащи” токове които са приблизително еднакви с дадените токове. Тези токове се добиват по цифров път във всеки период на взимане на участъци (семплиране) с точно разпределяне на комутациите за вереме на валидните състояния за трифазния инвертор на ток които са показани в таб. 1 и точното изчисляване на периодот при който те са активни. При смятане на състоянието и периодът от време се основават на трансформирането на пространствениот вектор.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

• Teхника основаваща се на пространствен вектор - SVM PWM • Техника основаваща се на един носител - Carrier-based PWM • Teхника на елиминация на определен хармоник - SHE PWM


Изследване на зависим инвертор на ток

 

10 

• Трансформиране на пространствениот вектор Вектора при трифазните инвертори на ток на трите модулационни сигнали могат да бъдат показани с комплексния които вектори произлизат от следните

вектор трансформации: 2 3

0,5 √3 3

модулационен комплексен вектор се превърща във фиксирана стойност , който ротира със честота ω (Фиг.6).

Фиг.6 Пространствен вектор при трифазните инвертори на ток   

Технически Университет София - филиал Пловдив

За трифазно балансирани синусиодални форми, които се , както и ъглова честота ω , резултантния характеризират с амплитуда


Изследване на зависим инвертор на ток

 

11 

Tехниката която се основава на пространствен вектор ни дава който се добива от деветте модулациониот пространствен вектор 1, 2, 3 … .9 в фиг. 6 ) на тока които са достъпни при вектора ( , трифазните инсертори на ток. Ако модулациония пространствен вектор и , тогава и комбинирани с се намира между векторите или или ще се използват за нулевия пространствен вектор ( да се получи . За да се осигури че, получения ток за време от един ( който се добива от период на взимане на участъци - семплиране, , и по време на , и ) е векторите на токовете , следните уравнения могат да се запишат приблизително еднакъв на така:

.

. sin .

⁄3 . sin

където 0 ≤ ≤ 1. Въпреки че, техниката която се основава на пространствен вектор, върши селекция на един от векторите и кога да се използва, последователността по която се използват, селектирането на нулевия пространствен вектор както и нормалната честота на семплиране остават нeопределени.

• Последователност на разпостранение на простанствения вектор и селектирането на нулевия пространствен вектор Въпреки че, няма системна среда за генериране на последователността на разпространение на пространствения вектор,  

Технически Университет София - филиал Пловдив

Също така, трансформирането на пространствения вектор се извъшва за токовете за всичките останали девет валидни състояния при трифазните инвертори на ток, който е записан с , който генерира девет вектора ( , 1, 2, 3 … .9 в фиг. 6 ). Както беше показано, от до и представляват представляват ненулеви вектори на тока, докато , нулеви вектори на тока.


Изследване на зависим инвертор на ток

12 

Фиг.7 Възможни преходи на нулеви пространствени вектори във състояние 2 при  техниката  която  се  основава  на  пространствен  вектор:  (а)  преход  от:     или    ; (б) преход от: :   ; и (в) преход от: :    . 

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

подолу е графично претставена последователността , , (където избрания нулев вектор зависи од избраното състоянието) ни дава високи характеристики от гледна точка на минимизирането на излишните (нежеланите) хармоници и редуциране на честотата на комутация. За добиване на нулев пространствен вектор който ще минимизира честотата се намира в състояние 2. на комутация, се приема че


Изследване на зависим инвертор на ток

 

13 

Състояние с номер # 1 2 3 4 5 6 Таблица  2.  Нулевите  пространствени вектори  който  дават  минимизиране  на   ,  .  честотата на комутация при редоследа  ,

Трябва да се забележи че, таб. 2 важи само за последоателността на , , . Ако имаме друга последоателност на векторите, трябва да се преформулира алгоритъмът за добиването на нулевите пространствен вектори.

Нормалната честота на семплиране

Тази честота служи за минимизиране на паразитните, нехарактеристичните или несъществените хармоници при добиените форми на тока. Oт това следва че, нормалната честота на семплиране 6. , представлява поредица от нечетни номера умножени по 6 ( където n =1, 3, 5 …). Това идва от факта че, за да се създадът симетрични токове, всичките валидни състояния на векторите (всичките 6) трябва да се използват на еднакви периоди от времето. На фиг.8 са показани формите на токовете и напреженията при трифазен инвертор на ток при използването на модулационната техника която се основава на  

Технически Университет София - филиал Пловдив

На фиг.7 са показани всичките възможни преходи които могат да се получат при състояние 2. От нея може да се забележи че, нулевия пространствен вектор дава възможност за най-голямо минимизиране на честотата на комутация. Таб. 2 ни дава пълна информация за кой от нулевите пространствен вектори дават минимизиране на честотата на комутация.


Изследване на зависим инвертор на ток

14 

Технически Университет София - филиал Пловдив

пространствения модулационнен вектор при 18 и 0,8. От графиките може да се забележи че, първите важни хармоници на , която и представлява честотата на „зареждащя” ток са на честота комутация.

 


Изследване на зависим инвертор на ток

Фиг 8. Идеални форми на токове и напрежения при модулационната техниката  която  се  основава  на  пространствен    вектор  ( 18  и  0,8):  (а)  модулационни  сигнали;  (б)  състояние  на  Т ;  (в)  състояние  на  Т ;  (г)  променлив  изходен  ток;  (д)  спектър  на  променливия  изходен  ток;  (ж)  изходно  променливи 

 

15 

Технически Университет София - филиал Пловдив

 


Изследване на зависим инвертор на ток

 

16 

напрежение;  (з)  входно  постоянно  напрежение;  (ц)спектър  на  входното  постоянно напрежение; (к) тока на Т ; (л) напрежение на Т . 

Индексът на модулация М е дефиниран като отношението на амплитудата на вектора на модулация и тока в постояннотоковата верига (0 ≤ М ≤ 1). ,

М

При състоянние 1 може да се пресметне малкия наклон на постоянния със уравнението: ток ∆

1

.

2

.

.

.

в същото време уравнението е валидно за всички останали състояния. ∆ представлява промяната на постоянния ток след изминаването на един е индуктивноста в постоянната верига, е период на комутация, , и съответно напреженията на периодът на комутация и отделните фази (Фиг.5). При състояние на покой и спиране на контрола, е нула. След като напрежението на фазата, чиято основна честота е ∆ по-малка от честотата на комутация, те могат да се считат както константи през които да е период на комутация. След решаването на интеграла, уравнението може да се запиши по следния начин: ∆

 

2

.

.

.

Технически Университет София - филиал Пловдив

Както е вече познато, две активни състояния и едно или повече неактивни, дават последоателността на разпространение на пространствения модулиращ вектор. Mодулационната техниката която се основава на пространствен вектор се дължи на циклите на превключване в зависимост от дължината и състоянието (позицията) на модулиращия . Цикълът дължящ се на първото активно състояние ще се вектор дефинира като ,на следващтото и на нулевото състояние . Щом имаме само тези три състояния на комутация, всяко следващо 1. распостраниние може да се запиши по следния начин


Изследване на зависим инвертор на ток

 

17 

|

|

√2 | | √2

където √2 cos добива:

|cos

2 ⁄3 |

|cos

2 ⁄3 |

е RMS (ефектина стойност) напрежение на фаза и 2 ⁄3 , 2 ⁄3 . Следователно √2 cos

3 2

√2

се

.

Токът в постоянната верига се контролира от интегрален или пропорционално-интегрален регулатор, бързината на която зависи от съотношението на ⁄ . По време на покой максималното напрежение при индекс на модулация М = 1, за последното уравнение на ∆ , ще е 3 ⁄√2. , Следствие на това трифазния инвертор на ток няма нужда от променливотокови сензори, също така и постоянния ток може да бъде измерен с използването на евтин шунтов резистор.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Състоянията на и са директно свързани със формата на на тока и напреженитето на изхода, същто така и трансфера на енергията от постоянната верига към променливата верига на основание на индекса на модулация М. Следващите уравнения дефинират и при състояние 1 и : при отношение на


Изследване на зависим инвертор на ток

18 

Оптимизирана модулационна стратегия относно симфазните токове

Фиг.9 Схема на трифазен инвертор на ток с паразитните капацитети 

Появата на тези токове довежда до проблеми със сигурноста на работене на инвертора (целия уред), EMI, както и допълнителни загуби на (фиг.9) се променя взависимост от мощност. Паразитниот капацитета средата в която се използва както и начина на монтиране на самия уред. е в граници от 1nF - 75nF/kW. Стойноста на паразитния капацитет Стойности на напреженията в точките и се променя в зависимост от това в кое състояние се намират мощните което се полупроводникови ключове (таб. 3). Симфазното напрежение добива от течението на симфазния ток относно земята се дефинира по следния начин:

2

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

При самото галванично свързване на инвертора на ток към трифазната мрежа имаме поява на течение на токове които се дължът на паразитните капацитети на самия уред в който е вграден инвертора. (фиг. 9)


Т иТ

Състояние с номер # 1

 

Т иТ

2

 

Т иТ

3

Т иТ

4

Т иТ

5

Т иТ

6

Т иТ

7

0

Т иТ

8

0

Т иТ

9

0

Състояние

Таблица 3. Стойности на 

и

при различните състояния. 

Когато пренебрегнем всичките съпротивления, еквивалентната схема е напрежението на относно симфазните сигнали е показана на фиг.10. е нула. Източника на симфазните сигнали е свързан празен ход когато и . Симфазния ток , в между импенданса който се образува от областа на честотата зависи от , и еквивалентни импеданс който е даден на фиг.11.

Фиг. 10 Еквивалентна схема относно симфазните сигнали 

 

19 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Изследване на зависим инвертор на ток

 


Фиг.11 |

| при различна стойност на

и

=40

,

=1mH и

150

 

,

,

|2

|

2

2

2

1

,

3

3

зависи найКогато се вземе предвид че, резонансната честота на , е необходимо е да се сложат допълнителни кондензатори много от в паралел за да се задържи в допустимите граници. Резонантната честота и няма трябва да е по-ниска от честотата на комутация, едновремено да влезнат в резонанс. На практика, oбсега на честотата която е критична е в граници 1-13kHz (Фиг.11). Формата на , зависи от видът на модулацията, дава възможност да се изменя селектирането на нулевите състояния. Модулация която е

 

20 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Изследване на зависим инвертор на ток

 


Изследване на зависим инвертор на ток

21 

Фиг  12.  Изходна  форма  и  FTT  на      при    =25kH  при  оптимизирана  модулация  техника за на намаляване на загуби от превключване. 

Както е показано с бързото преобразуване на Фурие има голямо присъствие хармоници в диапазона от 1-10kHz. С тази модулация, симфазния ток ще се променя (осцилира) в голями граници, което не е много удобно и ще доведе до получаване на по-голями загуби.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

оптимизирана да дава минимални загуби при комутация, трябва да има колкото се може по-малък брой на комутации на мощните полупроводникови ключове. Това може да се реализира с избор на нулевия вектор на състояние който скача една фаза за 60° или в позитивна или негативна посока. За състояние 1 последователността на разпострание и нулевия вектор , при което е включен на векторите ще бъде , постоянно. Формата на , съгласувано с бързо преобразуване на Фурие е дадено на фиг.12.


Изследване на зависим инвертор на ток

 

22 

Фиг.13  Изходна  форма  и  FTT  на      при    =25kH  при  оптимизирана  модулация  техника за на намаляване на загуби от симфазните сигнали.          * - Фигурите са вземени от литература №2

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

С избора на нулевия вектор при който да имаме минимални и симфазното напрежение от връх до респективни разлики между връх е намалено в критичния обсег. Освен това, почти няма поява на хармонични съставки под честотата на комутация, което е показано на фиг.13. В този случаи имаме четири активни мощни ключове за един период на комутация, което ще довере до увеличване на загубите от комутация, но все пак сумата от основните загуби в целия уред ще са помалко.


Изследване на зависим инве��тор на ток

23 

Техника основаваща се на един носещ сигналCarrier-based PWM

Фиг.14 Генератор на управлаващи сигнали при техниката основаваща се на един  външен носещ сигнал за трифазния инвертор на ток 

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Техниката основаваща се на един външен носещ сигнл е развиена за добиване на управляващи импулси за трифазния инвертор на напрежение, всепак може да се използва и при трифазния инвертор на ток.


Изследване на зависим инвертор на ток

24 

Схемата която е представена на фиг.14 ни дава управляващите сигнали за всеки мощен полупроводников ключ.

При превключващия пулсов генератор сигналите следния начин:

са добиват на

1 при 0 при всички

Изходите на превключващия пулсов генератор са сигналите , които са основно и управляващите сигнали за трифазния инвертор, без кратките импулси. Те се използват при нуждата за „придвижване” на постоянния ток на входа при получаване на нулеви променливи токове на изхода. за всичките На таб. 4 е показана теблицата на исиност за . От нея може да се види че, комбинации на нейните изходни сигнали най-много един от горните и еден от долните превключватели са включени, което изпълнява първото условие което беше споменато погоре. За да се изпълни и второто условие, кратките импулси ( 1) са генерирани от генератора на кратки импулси (фиг.14), които са свързани с 0) и долните ( 0) горните ( превключватели. След това импулс се подава (използвайки И коло) само на един чифт на мощни ключове на трифазния инвертор на ток (или на мощни ключове 1 и 4, 3 и 6 или 5 и 2) с комбинатора на кратки и импулсите за превключване (фиг.14). Сигналите генерирани от страна на осигурява: разпределителя на кратки импулси

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Tя е съставена от превключващ пулсов генератор, генератор на кратки импулси, распределител на кратки импулси и комбинатор на превключващите и кратките импулси. Схемата основно ни дава … ) на основа на носещ сигнал ∆ и управляващите сигнали ( , , . Така че, всичките трите модулационни сигнали сигнали който са комбинирани помеждуси произлиза група от синусоидални сигнали, които трябва да задоволат потребните изисквания (формата на синусоидалния сигнал). Такива примерни модулиращи сигнали са стандардния синусоидален сигнал, синусоидален сигнал с допълнително вкаран трети хармоник, трапецоиден сигнал и др.


Изследване на зависим инвертор на ток

 

25 

• Само един чифт на мощни ключове да е активен, с това че само един сигнал е с активно ниво (HIGH) през цялото време; • Също така има и распределение на импулсите, следствие че се на високо ниво за 120° при всеки период. сигналите s

Това осигурява RMS (ефективната стойност) токовете се еднакви при всяко работене само на един чифт мощни ключове.

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

0 0 0 0 1 1 0 0

0 0 1 0 0 0 1 0

Долни мощни ключове

0 1 0 1 0 0 0 0

0 0 1 1 0 0 0 0

0 1 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 1 0 1 0

Таблица  4. Таблица на истиност за превключващия пулсов генератор 

На фиг.15 са показани формите на отелните напрежения и токове при използването на трионобразен носещ сигнал ∆ и синусоидални за управление на генератора на управляващите модулиращи сигнали сигнали. която преставлява нечетно Нормалната честота на носещия сигнал число кратно на 3, произлизат че хармониците на изходниот променлив намираща се около и кратна на: произлизат от нормалната честота .

 

1,2,3, …

Технически Университет София - филиал Пловдив

Горни мощни ключове


Технически Университет София - филиал Пловдив

 

 

Изследване на зависим инвертор на ток 26 


Изследване на зависим инвертор на ток

Фиг.15 Идеални форми на токове и напрежения при модулационната техниката  9 и  0,8): (а) носещия и  която основава се на един външен носещ сигнл (

 

27 

Технически Университет София - филиал Пловдив

 


Изследване на зависим инвертор на ток

 

28 

модулационните сигнали; (б) състояние на Т ; (в) състояние на Т ; (г) променлив  изходен  ток;  (д)  спектър  на  променливия  изходен  ток;  (ж)  изходно  променливo  напрежение;  (з)  входно  постоянно  напрежение;  (ц)  спектър  на  входното  постоянно напрежение; (к) тока на Т ; (л) напрежение на Т . 

където l = 1,3,5, … при k = 2,4,6, … и l = 2,4,6, … при k =1,3,5, … при което h не е четно на 3. Поради това хармониците ще се намират на 2 , 4, … , 2 1, 2 5, … , 3 2, 3 4, … , 4 1, 4 5, … , . За синусоидални променливи напрежения на изхода, хармоничните съставни на постоянното напрежение се на честота дадена от 1,2,3, …

където l = 1,3,5, … при k = 2,4,6, … и l = 2,4,6, … при k =1,3,5, … при ± k е позитивно и не е кратно на 3. На фиг.15 (ц) е дадено което h = l . изчислението на шестия хармоник 1 . 9 2 1 6 . Същото може да се направи и за различни стойности на . Следствие на това, 3

максималната амплитуда на изходния ток е запишим: √3 2

,

0

⁄2 , можем да

1

При увеличаване на амплитудата на тока, трябва да се използва „премодулация” при която токът се изменя в граници

√3 2

 

4 √3 2

Технически Университет София - филиал Пловдив

1

.


Изследване на зависим инвертор на ток

Фиг.16 Идеална форма на изходния ток при управление на трифазния инвертор  на ток с правоъгълни импулси 

 

29 

Технически Университет София - филиал Пловдив

 


Изследване на зависим инвертор на ток

 

30 

При по-голями стойности на , техниката основаваща се на един външен носещ сигнал води до пълна премодулация. Това е познато както управление на трифазния инвертор на ток с правоъгълни импулси защото сигнала който се подава на мощните ключове има правоъгълна форма. Фиг.16 изобразява този оперативен метод при трифазните инвертори на ток. Амплитудата на изходния променлив ток е дадена с

4 √3 2

където Променливия изходен ток съдържа хармониците на честота h = 6 . k ± 1 (k = 1, 2, 3, … ) и тяхните следващи амплитуди които се обратнопропорционални на тяхния хармоничен редослед (Фиг.16 (г)). Следователно, а

1 4 √3 2

Teхника на елиминация на отреден хармоник SHE PWM Техниката при която имаме избор на елиминация на отдреден хармоник се дефинира управляващите сигнали при който отредени и отреден брой на хармоници са елиминирани и основното фазово напреженив е контролирано. При балансирани изходни напрежения които са на 120° от фаза до фаза, се използват ъгли за промяна за да се елиминират само хармониците на честота h = 5, 7, 11, 13 ... както се търси. Схемата която се използва за генериране на управляващите сигнали при техниката на елеминация на отредени хармоници е приказана на фиг.17.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

а


Изследване на зависим инвертор на ток

 

31 

Дадената схема използва сигналите за управленив на пулсовия генератора и сигналите за синхоронизация за добиване на управляващите сигнали за трифазния инвертор на ток.

  Фиг.17 Схема на генератор на управляващи импулси при техника на елеминация  на отредени хармоници 

се основно сигнали със Сигналите за синхронизация за да синусоидална форма които са синхронизирани със сигналите имаме симетрично распрелуване на кратките импулси и следствие на това  

Технически Университет София - филиал Пловдив

 


Изследване на зависим инвертор на ток

32 

генериране на симетрични сигнали за управление. Схемата осигурява потребните форми които се изискват при инвертора. За това произволен брой на хармоници могат да бъдат елиминирани и основния променлив ток може да бъде контролиран в инвертора.

Фиг  18.  Ъгли  за  промяна  при  елиминация  на  петтия  и  седмия  хармоник  при  използване  на  техниката  на  елиминация  на  отдерени  хармоници  за  управление  на трифазния инвертор на ток 

Фиг.19 ни илюстрира, че изходния променлив ток не ги съдржи петтия и седмия хармоник както и се очакваше. Следствие на това, различен брой на хармоници могат да бъдат премахнати от страна на трифазния инвертор на ток при използването на схемата за генериране на управляващи импулси (Фиг.17) без да се нарушат условията за добиване на отредената форма на изходните управляващи сигнали. * - Графиките и фифурите са вземени от литература №1, №2 и №4

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Като илюстрация, елиминираме петтия и седмия хармоник, чийто ъгли за промяна се показани на фиг.18


Изследване на зависим инвертор на ток

Фиг.19  Идеални форми на изходния променлив ток при елиминацията на петтия  и  седмия  хармоник  при  използуването  на  техниката  за  елиминация  на  отредени  хармоници за трифазния инвертор на ток: (а) управляващи сигнали за елиминация на  петтия и седмия хармоник; (б) изходния ток на едната от фазите; (в) спектър на (б). 

Що се отняса на интернационалните стандарди за хармоници те сочат на по-малак брой на хармоници поради причините, пр. увеличаването на температурата на кондензаторите а с това и загубите в самия уред поради влизане в резонанс на самата схема, кабелите могат да пристигнат до точка на топене, и да има повреда на изолацията и други причини които ще дават се по-голями загуби на мощност, а с това и на самата енергия. Стандарда на Интернационалната комисия по електроника (International Electroechnical Commision) изработила стандард ( IEC/ES  

33 

Технически Университет София - филиал Пловдив

 


Изследване на зависим инвертор на ток

34 

61000-3-12) който указва на няколку критери за намяване на проблемите който произлизат от хармоничния състав:

Всичките тези критери за намаляване на загубите от голям брой на хармоници са изпълнени при изследването на трифазния инвертор на ток. От самата схема (Фиг. 5) може да се погледне че, на входа имаме , филтър на изхода и както и шест мощни ключове. индуктивност Също така с използуването на модулиращи техники като PWM голям брой на излишни хармоници е редуциран. Всяка техника има характеристики който ни дават различни резултати. Примерно при използуването на техниката основаваща се на пространствен вектор, на спектъра на изходния ток имаме поява на пикчета която стойност се пресметва 0,8 . , при техниката основаваща се на еднн носещ сигнал е и при техниката на елиминация на отреден хармоник е 0,8 . 0,8 . 0,886 . От това произлиза че, техниките на основаваща се на пространствен вектор и елиминация на определени хармоници са по-удачни за използване (при нашия анализ се използва техниката основаваща се на разпространяващ се вектори). На фиг.12 и 13 са дадени също така две различни модулациони техники при който е очевидна разликата при хармоничниот състав при използване на бърза трансформация на Фурие.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

• Свързване на уреда с малак импеданс • Използването на по-висок брой на пулсиращи ключове - повече от 12. При трифазните инвертори се използват 6, както и в нашия случай. При използуването на поголям брой се елиминират критичните високи хармоници. • При използването на драйвери в трифазните инвертори имаме 1/3 по=фоляма възможност за добиване на повече мощност (около 30%). • Използване на допълнителна индуктивност • Използване на хармоничен филтър


Изследване на зависим инвертор на ток

 

35 

Глава 3 - Mетодика на пресметване на елементите и функционално тестване Главните мощни елементи при тази схема са, индуктивноста в постоянната верига и мощните полупроводникови мощни превклчватели на трифазния инертор на ток които ще бъдат изследвани.

Индуктивноста в постоянната верига е един от главните елементи в трифазния инвертор на ток, чиято стойност трябва да бъде точно подбрана за да имаме високи характеристики на самия инвертор. Стойността на тази индуктивност се определя на базата на балансирането на напреженията. Когато моста е свързан на късо напрежението през една индуктивност съответства на половината напрежение от по време . на периодот ∆ .∆ ∆

. 2∆

При състоянние на покой, може да се запише

.

,

. 1

*

където , √6 а представлява аплитудата на фазното напрежениение. Когато постоянния ток няма да стане непостояннен с цел да управлява линерания трансфер, максималния допустим ток се промянва в леки произлиза от минималната постоянна мощност на уреда граници, ∆ , и * - Формулите са вземени от литература №2

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

• Индуктивностите в постоянната верига


Изследване на зависим инвертор на ток

 

36 

2

,

Индуктивноста за да не доведе до прекъсване на тока и ,. напрежението, трябва да се исчисли по следния начин който произлиза със заместване на уравненията погоре

а

4√6

а

Минималната стойност на индуктивноста която се изисква е минималната при постоянно напрежение от .

,.

Загубите от намотката .

0

2√6 3

а

се пресмятат на базата на съпротивлението на

• Moщните полупродникови елементи (диоди и транзистори) Целта при изборот на полупроводниковите елементи е свързана с характеристиките и цената на целия уред. Eфективноста произлиза от загубите в полупродниковите загуби и загубите от комутация, както и с увеличаване на честотата на комутация, броя на пасивните елементи може да бъде по-малък. Загубите в полупровниковите елементи при трифазния инвертор на ток се намират при полупроводниковите диоди и транзистори. За диодите тези загуби се дадени с уравнението

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

√6 ,.


Изследване на зависим инвертор на ток

 

37 

2 При малки мощности, обратното напрежение при 1200V, 5A диоди се намира в граници от 1 1,5 при което се пренебрегнати загубите от вътрешното съпротивление. Загубите в транзисторите се дадени с

2

.

.

,

2. За маломощни IGBT транзистори

. ,

* ,

1 .

Фиг.20  Зависимост  на  относителнте  полупроводникови  загуби  на  диод+MOSFET,  диод+IGBT  от      при  =100W,  =1V,  различно  ,  , =1V,  = 0,5Ω * - Формулите и графиките са вземени от литература №2

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

За MOSFET 0 и . се променя взависимост , от тока в дрейна и при примените на температурата.


Изследване на зависим инвертор на ток

 

38 

На фиг.20 е приказани относителните полупроводникови загуби за при мощност от 100W. За MOSFET и IGBT във функция от харектеристиките се използвани еднави диоди. Изледването е направено за четири пъти. От на два различни MOSFET транзистори с разлчно показаните характеристики вижда се, че те започват да се приближават 300 . При по-малките при входно напрежение по-голямо от 300V, стойности те се различни при промяна на транзисторите.

.

, и където който е приказан на фиг.21.

.

.

.

са напреженията на фазите на филтъра

Фиг.21  Дефиниране  на  напреженията  на  фазите  при  използване  на  филтър  свързан в топология звезда 

Ако филтъра е доволно голям и се използва релативно висока честотота на комутация, напреженията на фазите ще имат приблизително балансирана форма на синусоидален сигнал. От друга страна, ако изходните променливи токове се вземат да се синусиодални и постоянния ,тогава имаме ток се вземе да е константен

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Напреженията в постояннотоковата верига при трифазните инвертори на ток може се престават на базата на баланс на мощностите


Изследване на зависим инвертор на ток

 

1

√2

√2 sin

√2

sin

sin

. √2

39 

sin

120° . √2

sin

120°

240° . √2

sin

240°

е изходното RMS (ефективна стойност) фазно напрежение, където е основния RMS ток на една фаза и произволен ъгъл зависим от филтъра. Следствие на това входното напрежение може да се представи като cos

√3

cos

. Изразът за постоянното напрежение на входа посочва, където √3 генерира отлична форма на че първия хармоник на изходния ток изходния ток. Изходните токове съдържат хармонични съставни в около , така, че и постоянния ток ще съдържа на честота на семплиране което е хармонични съставни в околината на честота на семплиране показано на фиг.8 (ц). При техниката основаваща се на един основен (фиг.15). носител хармониците ще се намират на честота При практическа приложение, трифазния инвертор на ток изисква източник на постояннен ток, който ще се отняса како постояннен (константен) за PWM или променлив (при използването на правоъгълни сигнали за модулиране) източници на ток. Относно резултатите за загубите от комутация трудно е да се каже, че може да се намери точно уравнение за пресмятането на напреженията и токовете по време на процеса на комутация. Повечето произведители дават данни за загубите при включване и изключване за точно определена комутиращи диод и напрежението на насищане с параметър на тока. С пресмятането на загубите от полупроводниковите елементи, които се взимат в предвид при измерването на загуби на мощност, сумата на основните загуби могат да бъдат измерени. Същто така и , различните загубите на мощност при различните честоти на комутация . влизат в основните загуби ,  

Технически Университет София - филиал Пловдив

3


Изследване на зависим инвертор на ток

40 

  Фиг.22  Формите  на  входните  и  изходните  напрежения  и  токове  в  трифазния  инвертор на ток при  =300V,  =25kHz,  =35mH,  =150nF

Експерименталните резултати на дадения трифазен инвертор на ток са показани на следните фигури, където на фиг.22 са формите на токответе и напреженията на входа и на изхода на инвертора. Тя ни илюстрира че има още възможности за подобруване на формата на изходния мрежен ток, който може да се осъществи с настройка на параметрите за контрол на модулацията както и изходния филтър. Симфазния ток, който в случая се появява със сравнително малка стойност която може да се приеме, чиято форма е приказана на фиг.23 Това се обославя поради избора на висока стойност на индуктивностите в постоянната верига.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

 


Изследване на зависим инвертор на ток

41 

Фиг 23. Форми на симфазните токове и напрежения в трифазния инвертор на ток =300V, =25kHz, =35mH, =150nF, =22nF при

     

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

При анализа се използва модулационната техниката която се основава на пространствен вектор, чиито контрол се регулира от страна на 16bit микроконтролер от фамилията на XC16x.


Изследване на зависим инвертор на ток

 

42 

Фиг. 24  КПД при използване на 1200V,14V MOS и 1200V,5A SiC диод 

Фиг. 25  КПД при използване на 1200V,14А MOS и 1200V,5A SiC ултрабърз диод   

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

 


Изследване на зависим инвертор на ток

43 

                 

    Фиг. 26 КПД при използване на 1200V,3А IGBT и 1200V,5A SiC диод                        

Фиг. 27  КПД при използване на 1200V,14А  IGBT и 1200V,5A SiC ултрабърз диод 

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

 


Фиг.28 Загуби при распределение на мощноста 1200V,5A SiC диод * - Графиките са вземени от л��тература №2

 

,

при 1200V,14V MOS и

44 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Изследване на зависим инвертор на ток

 


Изследване на зависим инвертор на ток

45 

 

При сравняването на конвенционалните бързи Si диоди и 1200V SiC диоди, имаме увеличаване на коефициента на полезно действие, специално при използването на високи честоти на комутация. При това приложение, IGBT генерално са по-съвместими при напрежения от класата под 600V който взимат по-малко место при тяхното интегриране на платка. Съгласно добиените криви на фиг.24 и фиг.26, IGBT в комбинация с SiC диод дава по-висока стойност на КПД при сравняване с MOSFET. Загубите добитии при самото разпостранение на мощноста са определени с пресмятане на полупровдниковите загуби и тяхно премахване от вкупните загуби на мощност. Фиг.28 ни дава загубите от разпостранение при 1200V MOSFET и SiC диод. Всепак загубите от комутация са определящи, които много рядко са константни и заради това имаме частично намаляване на КПД.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Измерване при различни работни режими и използване на различни полупроводникови елементи (диоди и транзистори) е направено за добиване на коефициента на полезно действие (Фиг 24-27). Най-висок КПД, 98% е постигнат при използването на входно напрежение от 25 . При тези измарвания не се взима в предвид 380 и честота консумацията на енергия от страна на захранването на микроконтролера и драйверната система.


Изследване на зависим инвертор на ток

46 

Глава 4 - Приложимост на дипломната работа

Трифазния инвертор на ток заедно с възобновяемите енергийни източници, и не само с тях представляват бъдещото поколение за добиване на енергия която няма да преставлява опаснос по животната среда. Използването на слънчевата енергия от страната на фотоволтаничните системи (слънчеви панели) заедно трифазния инвертор на ток дава много надежни резултати. Инертора на ток който за фотоволтаничните системи се интегрира във модул, с много подобрени качества е директно свързан за трифазна мрежа. С паралелното свързване на няколку такива модули, може да се постигне достатачна мощност. Самия модул дава няколку изключителени характеристики, които не произлизат само от следните приложения: • загубите между фотоволтичните модули които се паралелно свързани са малки • монтажа на самата система е олеснен • без постоянотоково окабеляване (кабли, конектори и друго) • възможноста за намаляване на самата цена при масовно производство при използване на висококачествени и стандрдни елементи. Самата електроника в модула е изложенa на много силни външни влияния (пр. температурна разлика, влажността и др.) Инвертора който е представен в проекта, е изработен по начин по който се намаляват

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Използването на възобновяемите енергийни източници в денешно време става се помасовно. Също така и електрониката се развива много бързо така, че инжинерите успяват да изработат висококачествени уреди които се характеризират с висока надежност и малка ценна. Такъв уред е разгледан погоре.


Изследване на зависим инвертор на ток

47 

елементите които се чуствителни на промени в температурата, както оптоелектричните уреди или електролитните кондензатори, поради което целта е да се постигне поголямо време на живот на самия модул, а с тоява и на цялата система. Заради използването на трифазна последователна мрежа (паралелно свързване на всеки панел), акумулирането на постоянотокова енергия е намалено, което води до необходимостта от електролитни кондензатори.

1. Инвертора върши конверзия в един етап, при което имаме помалки загуби 2. Броя на елементите които се използват в самия инвертор се сведени до минимум поради самата конфигурация на инвертора 3. С намаляването на елементите, се намалява цената на целия уред 4. При волтаничните системи, инвертора е директно свързан в трифазна мрежа, която характеристика води до отпадане на голямите кондензатори.

Но не само фотоволтаничните системи (слънчевата енергия) може да се използва като източник на трифазния инвертор. Също така може да се исползва вятарната енергия, при която вятарните турбини, които са все повече актуални, заедно с този трифазен инвертор дават едно добро решение за добиване на енергия. Инвертора също така се използва и при горивните клетки. Като главен източник за тях представлява водорода, от който могат да се добиват голями мощности, респективно с това и енергия. От казаното до тук, трифазния инвертор на ток, при използването на източници с ограничени енергийни парамери, намира голямо приложение, и представлява бъдеще за добиване на енергия на много ниски цени.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Няколко причини, защто този инвертор на ток би се използвал:


Изследване на зависим инвертор на ток

 

48 

Глава 5 - Икономическа отценка на резултатите и техническата ефективност

Всичките елементи които са вградени в конвертора (инвертора, системата за контрол, конектори) както и монтажа, се оптимизирани за да се добият по-добри качествени характеристики и голяма ефективност. Маломощни инвертори, Производител Dorfmuller Dorfmuller Dorfmuller Dorfmuller Dorfmuller Dorfmuller Dorfmuller Exendis Exendis Exendis Mastervolt Pairan Steca

Тип инвертор

Номинална мощност (W)

КПД (%)

110 180 180 230 270 315 315 200 200 200 90 230 300

89,00 91,00 92,50 92,50 91,60 92,40 92,80 92,00 92,00 92,50 93,00 91,00 93,80

DIM 150/35 DIM 200 DIM 250/22 DIM 250/35 DIM 350/22 DIM 350/60-D DIM 250/50 Gridfit 250 MV Gridfit 250 HV Gridfit 250 LV Soladin 120 Pesos PVI 250T StecaGrid 300

  Таблица. 5 Маломощни инвертори на ток 

* - Таблицата е вземена от литература №5

 

Цена на консумиран ата мощност (€) 2,45 1,8 2,22 1,68 1,86 1,43 1,38 1,75 1,75 1,75 1,65 1,40 1,02

Технически Университет София - филиал Пловдив

Главните цели при проектирането на този трифазен инертор на ток са да се постигне голяма икономичност, т.е по-ниска цена, а заедно с това и подобрени характеристики.


Изследване на зависим инвертор на ток

49 

  Фиг. 29 Отношение цена‐мощност и максимален КПД на маломощните  инвертори при сравнение със иследвания инвертор.  

Във таб. 6 се претставени главните характеристики на изследвания инвертор на ток, които се сравяват с характеристиките на маломощните инвертори на ток. Главни и значителни разлики имаме в входното постоянно напрежение, дирекното свързване в мрежата и топологията на инвертора.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

От таб. 5 може да се погледнат достъпните инвертори от различни производители. Номиналната мощност която се движи в границите от 110 до 300W. Цената на консумираната мощност на маломощните инвертори на ток е голяма за разлика от инверторите които се поизвеждат в момента чиято цена на енергията е помалка от 0,3€/W. Що се отняса до коефициента на полезно действие, също така има голяма разлика, при което в изследвания инвертор достига до 98%.


Изследване на зависим инвертор на ток

 

Маломощни инвертори Входно DC напрежени Мощност Мах. КПД

< 100 (

)

50 

Изследван инвертор 380 (

)

Таблица 6. Сравнение на иследвания инвертор с маломощните инвертори за  специфични характеристики 

От приложеното до тук, изследвания трифазен инвертор на ток се характеризира с високи качествени, економични и технически характеристики, висока ефективност и надежност, който го прават удобен за използване при бъдещите проекти за по-голямо използване на алтернативните източници на енергия за добиване на енергия по-ниски цени.

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

< 300 (W) 240 (W) < 93% 98% Инвертор на напрежение Инвертор на ток Повече етапи на конверзия Един етап на конверзия Топология Трансформатор Без трансформатор 1-2,5 €/W 0,3 €/W Цена Голяма степен за възможна > 20 години Време на живот повреда • Директно свързване във мрежа • Отлични характеристики при използване при Предимства различни условия • Малак размер


Изследване на зависим инвертор на ток

51 

1. Мuhammad H. Rashid - Power Electronics Handbook, Second Edition; 2. Jose Rodrıguez & Jose Espinoza - PWM Regenerative Rectifiers: State of the Art; 3. Benjamin Sahan - Development od a Single-Stage Three-Phase PV Module Integrated Converter. 4. A.Engler, N.Henze - Design of a 200W three phase module integrated inverter 5. A.Engler, N.Henze, B. Sahan - Performance of a Novel Three-Phase Inverter 6. A.Engler, N.Henze - System Design of Compact Low-Power Inverters for the Application in PV AC-modules 7. Malte Morh, F. Fuchs - Comparison of Three Phase Current Source Inverters and Voltage Source Inverters Linked with DC-DC Boost Converters for Fuel Cell Generation 8. С. Иванов - Записки от лекции по дисциплината Електронни регулатори 9. Интернет: www.google.com, www.iset.uni-kassel.de, www.pvmips.org

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Използвана литература


Изследване на зависим инвертор на ток

52 

Приложения Изслевания инвертор на ток има приложение при:

Системите който използват вятарната енергия Системите който използват горивните клетки (ацетона) като източници на енергия Други ситеми който използват алтернативните източници на енерия

 

Технически Университет София - филиал Пловдив

Фотоволтаничните системи, PV-MIPS


Изследване на зависим трифазен инвертор на ток