PRETVARACI S MODULACIJOM - PowerPoint PPT Presentation

1 / 38
About This Presentation
Title:

PRETVARACI S MODULACIJOM

Description:

modulacija irine impulsa (pulse width modulation, pwm) ... razvojem mikrora unala vektorska modulacija (space vector modulation, svm) ... – PowerPoint PPT presentation

Number of Views:108
Avg rating:3.0/5.0
Slides: 39
Provided by: Zeljk7
Category:

less

Transcript and Presenter's Notes

Title: PRETVARACI S MODULACIJOM


1
PRETVARACI S MODULACIJOM ŠIRINE IMPULSA
PWM UVOD
  • DANAŠNJI ELEKTRONICKI PRETVARACI UGLAVNOM RADE U
    TZV. SKLOPNOM NACINU RADA (SWITCHING MODE) DA BI
    SE POSTIGLA VECA UCINKOVITOST, MANJA TEŽINA,
    MANJE IZMJERE, BRŽI RAD, VECA GUSTOCA SNAGE
  • MODULACIJA ŠIRINE IMPULSA (PULSE WIDTH
    MODULATION, PWM) TEMELJNA JE METODA UPRAVLJANJA U
    SUVREMENIM ELEKTRONICKIM PRETVARACIMA
  • PWM JE BRZA TEHNIKA, OVISNO O RAZINI SNAGE I
    PRIMJENI SKLAPANJE SE ODVIJA PRI FREKVENCIJAMA OD
    NEKOLIKO KILOHERCA (UPRAVLJANJE EMP) DO NEKOLIKO
    MEGAHERCA (REZONANTNI PRETVARACI ZA IZVORE
    NAPAJANJA)

2
PRETVARACI S MODULACIJOM ŠIRINE IMPULSA
PWM KRATAK POVIJESNI PREGLED
  • NAJPOZNATIJA METODA PWM-a UTEMELJENA JE NA
    TROKUTNOM NOSIOCU (CARRIER BASED, CB) I SINUSNOM
    REFERENTNOM SIGNALU, SINUSNA MODULACIJA ŠIRINE
    IMPULSA (SPWM), A PREDLOŽENA JE SCHÖNUNGA I
    STEMMLERA 1964.
  • RAZVOJEM MIKRORACUNALA VEKTORSKA MODULACIJA
    (SPACE VECTOR MODULATION, SVM) POSTAJE
    PREVLADAVAJUCOM TEHNIKOM UPRAVLJANJA
    ELEKTRONICKIM PRETVARACIMA, PREDLOŽILI SU JE
    PFAFF, WESCHTA I WICK 1982.
  • HAVA, KERKMAN, LIPO I BLAŠKO PREDLOŽILI SU 1997.
    OPCU ILI HIBRIDNU PWM KOJA KORISTI SUSTAV NULTOG
    SLIJEDA (ZERO SEQUENCE SYSTEM) TROSTRUKE
    FREKVENCIJE KAO ZAJEDNICKI CLAN
  • PARALELNO S TZV. DETERMINISTICKIM MODULATORIMA
    RAYVIJAJU SE I SLUCAJNE METODE PWM (RANDOM PWM) ,
    TRZYNADLOWSKI, KIRLIN I LEGOWSKI 1993.

3
PRETVARACI S MODULACIJOM ŠIRINE IMPULSA
PWM TROFAZNI PRETVARAC U MOSNOM SPOJU
  • IZMJENJIVACKI NACIN RADA KOD EMP I AC IZVORA
    (UPS)
  • ISPRAVLJACKI NACIN RADA KOD IZVORA NAPAJANJA S
    JEDINICNIM FAKTOROM SNAGE

4
  • METODE MODULACIJE ŠIRINE IMPULSA (PWM)
  • U OTVORENOJ PETLJI (OPEN LOOP)
  • U ZATVORENOJ PETLJI POVRATNE VEZE (CLOSED LOOP)

1.
2.
5
METODE PWM-a U OTVORENOJ PETLJI TEMELJNI
ZAHTJEVI NA PRETVARAC I DEFINICIJE
  • ŠIROKO PODRUCJE LINEARNOG RADA,
  • MINIMALAN BROJ SKLAPANJA SKLOPKI ZBOG SKLOPNIH
    GUBITAKA,
  • MINIMALAN SADRŽAJ HARMONIKA STRUJE I NAPONA ZBOG
    GUBITAKA I BUKE,
  • UKLANJANJE NISKOFREKVENCIJSKIH HARMONIKA (KOD
    EMP PULZACIJE MOMENTA),
  • MOGUCNOST RADA U PODRUCJU PREMODULACIJA
    UKLJUCUJUCI PRAVOKUTNI (6 STEP) NACIN RADA
  • NOVA ISTRAŽIVANJA NA PODRUCJU
  • POJEDNOSTAVLJENJA ALGORITAMA KOJI DNAS TROŠE
    NAJVECI DIO RACUNALNOG VREMENA,
  • SMANJENJA AKUSTICKE BUKE, SLUCAJNE MODULACIJE

6
METODE PWM-a U OTVORENOJ PETLJI TEMELJNE
DEFINICIJE
7
METODE PWM-a U OTVORENOJ PETLJI METODE
UTEMELJENE NA NOSIOCU (CB) SINUSNA PWM (SPWM)
8
METODE PWM-a U OTVORENOJ PETLJI METODE
UTEMELJENE NA NOSIOCU (CB) SINUSNA PWM (SPWM)
  • RELATIVNO USKO LINEARNO PODRUCJE RADA JE MANA
    OVE KLASICNE MODULACIJE,
  • SLABO ISKORIŠTENJE ISTOSMJERNOG ULAZNOG NAPONA,
  • PREMODULACIJA JE MOGUCA U NELINEARNOM PODRUCJU
    RADA.

9
METODE PWM-a U OTVORENOJ PETLJI METODE
UTEMELJENE NA NOSIOCU (CB) MODULACIJA S
DODATNIM SIGNALOM NULTOG SLIJEDA (ZERO SEQUENCE
SIGNAL, ZSS)
UKOLIKO JE SREDNJA TOCKA TROFAZNOG TROŠILA N
IZOLIRANA (NIJE SPOJENA SA SREDNJOM TOCKOM
ISTOSMJERNOG SUSTAVA 0), TADA FAZNE STRUJE
TROŠILA OVISE SAMO O LINIJSKIM NAPONIMA, U SVE
TRI FAZE MOŽEMO DODATI ZAJEDNICKI NAPON (ZSS)
KOJI NE MIJENJA LINIJSKE NAPONE.
10
METODE PWM-a U OTVORENOJ PETLJI METODE
UTEMELJENE NA NOSIOCU (CB) MODULACIJA S
DODATNIM SIGNALOM NULTOG SLIJEDA (ZERO SEQUENCE
SIGNAL, ZSS)
  • POSLJEDICA JE POVECANJE LINEARNOG PODRUCJA RADA
    NA Mmax 0,907, SMANJENJE SREDNJE SKLOPNE
    FREKVENCIJE, TE SMANJENJE VIŠIH HARMONIKA STRUJE,
  • DODATNI ZAJEDNICKI NAPON POJAVLJUJE SE IZMEÐU
    SREDNJIG TOCAKA IZMJENICNOG I ISTOSMJERNOG
    SUSTAVA (N i 0) KAO NAPON UN0, A TAKOÐER SE
    UOCAVA U NAPONIMA Ua0, Ub0, Uc0,

11
METODE PWM-a U OTVORENOJ PETLJI VEKTORSKA
MODULACIJA (SPACE VECTOR MOD.- SVM)
TEMELJI SE NA PROSTORNO-VEKTORSKOM PRIKAZU NAPONA
IZMJENICNE STRANE PRETVARACA POMOCU PROSTORNOG
VEKTORA (TEORIJA PROIZAŠLA IZ TEORIJE ELEKTRICNIH
STROJEVA). DANAS VRLO POPULARNA METODA ZBOG SVOJE
JEDNOSTAVNOSTI I LAGANE REALIZACIJE POMOCU
RACUNALA.
TROFAZNI DVORAZINSKI PRETVARAC OMOGUCAVA 8
RAZLICITIH SKLOPNIH STANJA, 6 AKTIVNIH I DVA
NUL-STANJA.
12
METODE PWM-a U OTVORENOJ PETLJI VEKTORSKA
MODULACIJA (SPACE VECTOR MOD.- SVM)
13
METODE PWM-a U OTVORENOJ PETLJI VEKTORSKA
MODULACIJA (SPACE VECTOR MOD.- SVM)
AKTIVNI VEKTORI DIJELE RAVNINU U 6 SEKTORA, A
REFERENTNI VEKTOR U DOBIVA SE ODGOVARAJUCIM
SLIJEDOM 2 SUSJEDNA NAPONSKA VEKTORA I
NUL-VEKTORA. OMJER VOÐENJA SUSJEDNIH VEKTORA (U1,
U2) ODREÐUJE KUT ? REFERENTNOG VEKTORA, DOK
NUL-VEKTORI ODREÐUJU INDEKS MODULACIJE M.
DOZVOLJENA DUŽINA VEKTORA U ZA BILO KOJI KUT ?
ODREÐENA JE IZRAZOM Umax Udc/?3 . ZA DOBIVANJE
VECE VRIJEDNOSTI AMPLITUDE REFERENTNOG VEKTORA
(MAKSIMALNA VRIJEDNOST JE KOD 6-STEP NAPONA)
POTREBNO JE PRIMIJENITI ODGOVARAJUCI ALGORITAM
NELINEARNE PREMODULACIJE.
14
METODE PWM-a U OTVORENOJ PETLJI VEKTORSKA
MODULACIJA (SPACE VECTOR MOD.- SVM)
ZA RAZLIKU OD CB PWM KOD SVM NE POSTOJE ZASEBNO
MODULATORI ZA SVAKU FAZU, DOVOLJAN JE JEDAN
MODULATOR. REFERENTNI VEKTOR U ODREÐUJE SE PRI
CVRSTOJ FREKVENCIJI SATA 2fS 1/TS VRIJEDNOST
VEKTORA U(TS) KORISTI SE ZA IZRACUNAVANJE
POTREBNIH INTERVALA t1, t2, t0 I t7.
15
METODE PWM-a U OTVORENOJ PETLJI VEKTORSKA
MODULACIJA (SPACE VECTOR MOD.- SVM)
MIKROPROCESORSKA REALIZACIJA UKLJUCUJE RACUNANJE
INTERVALA POMOCU TRIGONOMETRIJSKIH JEDNADŽBI ZA
PRVI SEKTOR I NJIHOVO PRERACUNAVANJE ZA OSTALE
SEKTORE.
NAKON IZRACUNAVANJA INTERVALA VOÐENJA SUSJEDNIH
AKTIVNIH VEKTORA, PREOSTALO VRIJEME TS
REZERVIRANO JE ZA NUL-VEKTORE U0 I U7. METODE SVM
RAZLIKUJU SE PREMA SMJEŠTAJU NUL-VEKTORA.
16
METODE PWM-a U OTVORENOJ PETLJI VEKTORSKA
MODULACIJA (SPACE VECTOR MOD.- SVM)
NAJPOPULARNIJA JE VEKTORSKA MODULACIJA SA
SIMETRICNIM SMJEŠTAJEM NUL-VEKTORA (SVPWM). t0
t7 (TS t1 t2)/2
VRIJEDNOSTI INTERVALA ZA OSTALE SEKTORE
IZRACUNAVAJU SE POMOCU MATRICE TRANSFORMACIJE
17
USPOREDBA CB PWM I SV PWM
GORNJA SLIKA PRIKAZUJE GENERIRANJE UPR. SIGNALA
USPOREDBOM TROKUTNOG NOSIOCA I REFERENTNOG
SINUSNOG SIGNALA S UTISNUTIM ZSS (TRECI
HARM.) DONJI DIO SLIKE PRIKAZUJE GENERIRANJE UPR.
SIGNALA POMOCU SV PWM RACUNANJEM TRAJANJA VEKTORA
U1, U2, U0 I U7. UOCAVA SE IDENTICNOST REZULTATA,
MOGUCI STUPNJEVI SLOBODE DOBIVAJU SE ODABOROM
ZSS-a ILI SMJEŠTAJEM NUL-VEKTORA. RAZLIKA JE U
TRETIRANJU 3-FAZNIH VELICINA, KOD SV PWM KORISTI
SE UMJETNI (MATEMATICKI TRANSFORMIRAN) VEKTORSKI
PRIKAZ.
18
PREMODULACIJA (OVERMODULATION)
KOD CB PWM U PREMODULACIJU SE DOLAZI POVECAVANJEM
AMPLITUDE REFERENTNOG SIGNALA IZNAD VRŠNE
VRIJEDNOSTI AMPLITUDE TROKUTNOG NOSIOCA, DOLAZI
DO ISPUŠTANJA POJEDINIH SKLOPNIH CIKLUSA. KADA Ma
DOVOLJNO NARASTE ULAZI SE U 6-STEP NACIN RADA.
19
PREMODULACIJA (OVERMODULATION)
KOD SV PWM U PREMODULACIJU SE DOLAZI
ODGOVARAJUCIM ALGORITMOM, KOD KOJEG SE UOPCE NE
KORISTE NUL-VEKTORI. GRANICNA AMPLITUDA
REFERENTNOG VEKTORA ZA LINEARNI NACIN RADA JE
Umax Udc/?3 (ODGOVARA INDEKSU MODULACIJE M
0,906), A U NELINEARNOM SE NACINU RADA MOŽE
POSTICI SVE DO M 1)
20
VAŽNI KRITERIJI PONAŠANJA MODULACIJA
  • PODRUCJE LINARNOG RADA,
  • SKLOPNI GUBICI (ZNATNO VECI I ZNACAJNIJI OD
    GUBITAKA VOÐENJA),
  • IZOBLICENJA.

ADAPTIVNA VEKTORSKA MODULACIJA (ASVM)
  • KORISTECI NAJBOLJA SVOJSTVA POJEDINIH TIPOVA
    MODULACIJA DAJE NAJBOLJE REZULTATE GLEDE
    KRITERIJA PONAŠANJA.
  • OVISNO O TRAŽENOM INDEKSU MODULACIJE M, KORISTI
    SE OPTIMALNI NACIN VEKTORSKE MODULACIJE

21
SLUCAJNA (RANDOM) PWM
  • KOD DETERMINISTICKIH METODA MODULACIJE DOBIVA SE
    DISKRETAN SPEKTAR, CIJE POJEDINE KOMPONENTE MOGU
    ZADIRATI U OSJETLJIVA ILI ZABRANJENA PODRUCJA
    FREKVENCIJA (PRIMJERICE KOMUNIKACIJSKE KANALE)
  • NASTAJU DODATNI GUBICI, NEŽELJENE VIBRACIJE
  • POSTOJE 2 OSNOVNA RAZLOGA ZA ISTRAŽIVANJA
    SLUCAJNE MODULACIJE SMANJENJE SUBJEKTIVNE BUKE,
    TE UJEDNACAVANJE ELEKTROMAGNETSKOG ŠUMA (LAKŠE
    ZADOVOLJAVANJE NORMI)
  • MOGU SE IZBJECI ANALOGNI UCINSKI FILTRI (TEŽINA I
    CIJENA)

22
SLUCAJNA (RANDOM) PWM
23
METODE PWM-a U OTVORENOJ PETLJI ZAKLJUCCI
  • PARAMETRI PWM PRETVARACA (LINEARNO PODRUCJE
    RADA, HARMONICI STRUJE, SKLOPNI GUBICI) OVISE O
    POLOŽAJU NUL-VEKTORA KOD SVM, ODNOSNO O OBLIKU
    ZSS SIGNALA KOD CB-PWM.
  • NE POSTOJI JEDINSTVENA PWM METODA KOJA OSIGURAVA
    OPTIMALAN RAD U CIJELOM PODRUCJU UPRAVLJANJA.
  • ADAPTIVNA VEKTORSKA REGULACIJA JE OPTIMALNO
    RJEŠENJE, A REALIZIRA SE PROGRAMSKI!

24
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI TEMELJNI
ZAHTJEVI I DEFINICIJE
  • DANAS U VECINI PRIMJENA PWM PRETVARACI S
    NAPONSKIM ULAZOM IMAJU REGULACIJSKU STRUKTURU S
    UNUTRAŠNJOM POVRATNOM VEZOM PO STRUJI.
  • PONAŠANJE PRETVARACA IZRAZITO OVISI O KVALITETI
    PRIMJENJENE STRATEGIJE REGULACIJE STRUJE
  • PREDNOSTI PRETVARACA SA ZATVORENOM POVRATNOM
    VEZOM
  • KONROLA TRENUTNOG VALNOG OBLIKA STRUJE S VELIKOM
    TOCNOŠCU,
  • IZRAZITO DOBRA DINAMIKA,
  • ZAŠTITA OD PREKOSTRUJA I POTISKIVANJE
    PREOPTERECENJA,
  • KOMPENZACIJA EFEKATA ZBOG PROMJENE PARAMETARA
    TROŠILA, PROMJENE DC I AC NAPONA,
  • KOMPENZACIJA PADA NAPONA NA SKLOPKAMA I MRTVIH
    VREMENA PRETVARACA.

25
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI TEMELJNI
ZAHTJEVI I DEFINICIJE
GLAVNI ZADATAK STRUJNO UPRAVLJANOG PWM PRETVARACA
(CC-PWM) JE DA PRISILI STRUJE TROFAZNOG TERETA NA
TOCNO PRACENJE REFERENTNIH STRUJA. USPOREDBOM
ŽELJENIH I MJERENIH TRENUTNIH VRIJEDNOSTI STRUJA
GENERIRAJU SE SKLOPNA STANJA PRETVARACA KOJA
UTJECU NA SMANJENJE STRUJNE POGREŠKE.
U NACELU STRUJNO UPRAVLJANJE (CC) OBAVLJA 2
ZADATKA KOMPENZACIJA STRUJNE POGREŠKE I
MODULACIJA.
26
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI TEMELJNI
ZAHTJEVI NA STRUJNO UPRAVLJANJE
  • PONIŠTAVANJE FAZNE I AMPLITUDNE POGREŠKE
    (IDEALNO PRACENJE, TRACKING) U ŠIROKOM OPSEGU
    IZLAZNIH FREKVENCIJA,
  • DOBAR DINAMICKI ODZIV SUSTAVA,
  • OGRANICENA ILI KONSTANTNA SKLOPNA FREKVENCIJA,
    ZBOG OSIGURANJA SIGURNOG RADA POLUVODICKIH
    SKLOPKI,
  • NIZAK SADRŽAJ VIŠIH HARMONIKA STRUJE,
  • DOBRO ISKORIŠTENJE ISTOSMJERNOG ULAZNOG NAPONA.

27
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI STATICKI
KRITERIJI KVALITETE STRUJNOG UPRAV.
28
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI PRIKAZ METODA
STRUJNOG UPRAVLJANJA
29
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI PRIKAZ METODA
STRUJNOG UPRAVLJANJA
  • DVIJE SU GLAVNE METODE
  • S IZDVOJENIM PWM BLOKOM (U OTVORENOJ PETLJI)
    (BOLJA SVOJSTVA)
  • S DVOPOLOŽAJNIM (ON-OFF) REGULATOROM
    (JEDNOSTAVNOST)

30
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI ODABRANI
PRIMJERI - PI REGULATOR STRUJE RAMP
COMPARISON REGULATOR
STRUJNA POGREŠKA VODI SE NA PI REGULATOR STRUJE,
CIJI IZLAZ SE USPOREÐUJE S TROKUTNIM NOSIOCEM,
KAO KOD SPWM-a GENERIRAJU SE UPRAVLJACKI SIGNALI
ZA SKLOPKE PRETVARACA. IAKO JE METODA SLICNA
SINUSNOJ MODULACIJI, POSTOJI BITNA RAZLIKA U
PONAŠANJU.
POSTOJE MOGUCI PROBLEMI PRI USPOREDBI SIGNALA, TE
JE PRIMJENA OGRANICENA.
31
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI ODABRANI
PRIMJERI - PI REGULATOR STRUJE RAMP
COMPARISON REGULATOR DETALJNIJI PRIKAZ
32
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI ODABRANI
PRIMJERI - PI REGULATOR STRUJE STACIONARNI
VEKTORSKI REGULATOR
KORISTI SE TRANSFORMACIJA KOORDINATA, BUDUCI DA
SE DJELUJE NA AC KOMPONENTE PREOSTAJE STATICKA
POGREŠKA STRUJE.
33
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI ODABRANI
PRIMJERI - PI REGULATOR STRUJE SINKRONI
(ROTIRAJUCI) VEKTORSKI REGULATOR
KORISTI KOMPONENTE STRUJE DEFINIRANE U
ROTIRAJUCEM KOORDINATNOM SUSTAVU, TO SU DC
VELICINE, TE JE MOGUCE PONIŠTITI STATICKU
POGREŠKU STRUJE.
34
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI ODABRANI
PRIMJERI - PI REGULATOR STRUJE REGULATOR S
POVRATOM VEZOM U PROSTORU STANJA (STATE FEEDBACK)
BOLJA SVOJSTVA OD KLASICNIH PI REGULATORA, NO
SINTEZA JE SLOŽENIJA.
35
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI ODABRANI
PRIMJERI NELINEARNI ON-OFF REG.
  • HISTEREZNA MODULACIJA,
  • DELTA MODULACIJA,
  • ON-LINE OPTIMALNA MODULACIJA.

UZ BESKONACNU FREKVENCIJU SKLAPANJA MOGLO BI SE
POSTICI SAVRŠENO PRACENJE REFERENTNE STRUJE, NO
FREKVENCIJU JE POTREBNO OGRANICITI a)
HISTEREZNOM b) DELTA MODULACIJOM
36
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI ODABRANI
PRIMJERI NELINEARNI ON-OFF REG. HISTEREZNI
REGULATOR STRUJE
  • PREDNOSTI
  • JEDNOSTAVNOST IZVEDBE,
  • IZUZETNA ROBUSTNOST,
  • IZVRSNA DINAMIKA.
  • NEDOSTACI
  • SKLOPNA FREKVENCIJA OVISI O PARAMETRIMA TROŠILA,
  • TEŠKA ZAŠTITA PRETVARACA, POMALO STOHASTICKI RAD.

37
METODE PWM-a U ZATVORENOJ PETLJI ODABRANI
PRIMJERI NELINEARNI ON-OFF REG. DELTA
REGULATOR STRUJE
NA PRVI POGLED VELIKA SLICNOST S HISTEREZNOM
MODULACIJOM, NO POSTOJI BITNA RAZLIKA. KOMPARATORI
OBRAÐUJU SAMO PREDZNAK POGREŠKE STRUJE. SH
SKLOP OSIGURAVA CVRSTU RADNU FREKVENCIJU. U
NACELU NE POSTOJI PWM, GENERIRAJU SE SAMO OSNOVNI
VEKTORI UNUTAR INTERVALA Ts.
DA BI SE POSTIGLI S PWM USPOREDIVI REZULTATI
POTREBNO JE I DO 7 PUTA POVECATI SKLOPNU
FREKVENCIJU.
38
METODE PWM-a ZAKLJUCCI
PWM PRETVARACI MOGU RADITI U NAPONSKOM (OPEN
LOOP) I STRUJNOM (CLOSED LOOP) NACINU RADA. BOLJE
PONAŠANJE I DINAMIKA POSTIŽU SE U STRUJNOM NACINU
RADA, POEBNO KOD ELEKTROMOTORNIH POGONA VELIKIH
DINAMICKIH ZAHTJEVA.
Write a Comment
User Comments (0)
About PowerShow.com