16 inverter trifase a tensione impresa - bn, elektronika, elektronika, INWERTERY

Principi di funzionamento di
invertitori trifase a tensione impressa
• Struttura
Corso di
E
LETTRONICA INDUSTRIALE
e funzionamento
dell’invertitore
trifase di tensione
• Struttura
e funzionamento
dell’invertitore
monofase a ponte
• Tensioni di fase, stellate e concatenate
• Modulazioni della tensione di centro stella:
iniezione di terza armonica e “Flat-Top”
• Modulazione ad onda quadra (“six step”)
INVERTER TRIFASE
A TENSIONE IMPRESSA
INVERTER TRIFASE
A TENSIONE IMPRESSA
Invertitore trifase di tensione a PWM
Generazione di tre tensioni indipendenti a due livelli
Invertitore trifase di tensione a PWM
Generazione di tre tensioni indipendenti a due livelli
Si ottiene un invertitore
trifase di tensione a
PWM con tre invertitori
monofase di tensione a
due livelli che utilizzano
la stessa alimentazione
+
E
-
+
E
-
v
1
v
1
+
E
-
+
E
-
v
2
v
2
v
3
v
3
Invertitore trifase di tensione a PWM
Invertitore trifase di tensione a PWM
V
3
V
1
V
2
V
3
V
1
V
2
v
1
v
1
V
1med
V
1med
Per produrre tre tensioni
di fase secondo dati
riferimenti, ciascuna fase
può essere modulata in
modo indipendente
v
2
v
2
V
2med
V
2med
v
3
v
3
V
3med
V
3med
Invertitore trifase di tensione a PWM
V
3
Invertitore di tensione trifase a PWM
Generazione di tre tensioni indipendenti a due livelli
V
1
V
2
+
E
v
1
V
1med
-
v
2
Normalmente per le tr
e
fasi
si usa la stessa frequenza
di modulazione e spesso la
stessa portante triangolare
V
2med
+
v
2
v
3
E
v
1
v
3
V
3med
-
Invertitore di tensione trifase a PWM
Generazione di tre tensioni indipendenti a due livelli
Invertitore di tensione trifase a PWM
Carico resistivo/induttivo con f.e.m. connesso a stella
Di solito, negli schemi usati negli
azionamenti, il carico è connesso a
stella, è privo di connessione del
centro stella ed è sensibile solo alle
tensioni (concatenate) tra le fasi
I
1
+
U
+
1
V
1
E
-
I
2
+
U
2
V
2
+
I
3
v
1
v
2
v
3
U
E
+
3
V
3
-
Invertitore di tensione trifase a PWM
Carico resistivo/induttivo, con f.e.m., a triangolo
Invertitore di tensione trifase a PWM
Carico resistivo/induttivo, con f.e.m., a triangolo
Il carico può essere connesso
a triangolo; in tal caso il
centro
ste
lla non esiste.
Anche tale carico è sensibile
solo alle tensioni concatenate
I
2
I
2
V
2
V
2
+
+
U
12
U
12
I
1
I
1
V
1
V
1
+
U
23
+
U
23
+
+
U
31
U
31
I
3
I
3
V
3
V
3
 Invertitore trifase di tensione a PWM
Invertitore trifase di tensione a PWM
Generazione di tre tensioni indipendenti a due livelli
V
1
+
E
V
2
-
v
12
V
3
+
v
31
v
23
V
23
V =V -V
12
V
31
1
2
E
-
Invertitore di tensione trifase a PWM
Generazione di tre tensioni indipendenti a due livelli
Invertitore di tensione trifase a PWM
Se il carico è privo di connessione
di centro stella si può usare
un’unica tensione di alimentazione
Generazione di tre tensioni indipendenti a due livelli
+
E
-
+
2E
+
-
v
2
v
3
E
v
1
v
2
v
3
v
1
-
Invertitore di tensione monofase a PWM
Invertitore di tensione monofase a PWM
Generazione di tensione a tre livelli
con alimentazione singola
Con procedimento analogo a quello
usato per l’invertitore trifase, si può
realizzare un invertitore monofase di
tensione (a ponte “ad H”) unendo due
invertitori monofase di tensione a due
livelli che utilizzano la stessa
alimentazione
+
v
12
2E
-
v
1
v
2
 Invertitore di tensione monofase a PWM
Invertitore di tensione monofase a PWM
Generazione di tensione a tre livelli
con alimentazione singola
Con opportuna modulazione si ottiene, tra
le due fasi, una tensione a tre livelli pur
usando un’unica tensione di alimentazione
Generazione di tensione a tre livelli
con alimentazione singola
v
1
V
1med
E
V
2med
+
v
2
E
v
12
2E
-
V
12med
2E
v
12
v
1
v
2
Invertitore di tensione monofase a PWM
Invertitore trifase di tensione a PWM
Le due fasi sono modulate con
tensioni di riferimento uguali ed
opposte. Normalmente si usa la
stessa portante per le due fasi
Generazione di tensione a tre livelli
con alimentazione singola
Modulazione della tensione di centro stella
v
1
V
1med
Sommando una stessa tensione, costante o
variabile, ai riferimenti
V*
delle tre tensioni di
fase:
•va iala
media
(tensione di
centro stella
delle
fasi) delle tre tensioni di fase
E
V
2med
v
2
E
•
non variano le tensioni
concatenate medie
V
12med
2E
v
12
•
variano i “duty-cycle” e le tensioni istantanee
delle fasi
Invertitore trifase di tensione a PWM
Traslazione della tensione del centro stella
Invertitore trifase di tensione a PWM
Traslazione della tensione del centro stella
Una tensione
costante V
0
sommata ai
riferimenti delle tre
tensioni di fase,
ne altera il valore
medio ma non la
forma d’onda.
Le tensioni
concatenate non
cambiano
V
1
V
1
V
0
V
0
V
2
V
2
V
0
V
0
V
3
V
3
V
0
V
0
V
23
V =V -V
12
V
31
V
23
V =V -V
12
V
31
1
2
1
2
 Invertitore trifase di tensione a PWM
Invertitore trifase di tensione a PWM
Sommando una
tensione V
o
variabile
nel tempo, la forma
d’onda delle tensioni
di fase cambia,ma le
tensioni concatenate
rimangono invariate
Modulazione di terza armonica della V
0
di centro stella
Modulazione di terza armonica della V
0
di centro stella
V
1
V
1
V
2
V
2
V
3
V
3
V
0
V
0
V
12
V
31
V
23
V
12
V
31
V
23
Invertitore trifase di tensione a PWM
La massima ampiezza della forma
d’onda da generare è limitata al valore
E della tensione di alimentazione
Invertitore trifase di tensione a PWM
A pari valore massimo, sommando una
opportuna tensione V
0
sinusoidale di terza
armonica, si può aumentare la componente
fondamentale della tensione di fase del 15%
Modulazione di terza armonica
della tensione V
o
di centro stella
Modulazione di terza armonica
della tensione V
o
di centro stella
1.15 E
E
E
V
0
V
1
V
1
Invertitore trifase di tensione a PWM
Invertitore trifase di tensione a PWM
Modulazione “FLAT TOP”
Sommando una
tensione V
0
di
forma d’onda
opportuna, si può
ottenere che le
tensioni di fase
siano uguali, per
60° a +E e per 60°
a -E. (modulazione
“Flat-Top”)
Modulazione di terza armonica
della tensione V
0
di centro stella
V
1
V
2
1.15 E
E
V
3
V
0
V
0
V
12
V
31
V
23
V
1
 

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