Hoofstuk 21

1
Hoofstuk 21 Fundamentele elemente van
drywingselektronika

• Multi-dissiplinêre toepassingsveld
• Skakel-elemente in drywingselektronika
• Verskillende skakel elemente
• Spanning, stroom en frekwensievermoë van die
  skakel elemente
• Omsetters
• 6-puls driefase gelykrigterbane m.b.v. diodes
• Pulswydte modulasie
• Gs.-na-gs. omsetters Basiese afkapper
• Gs.-na-gs. omsetters Basiese opkapper
• Gs.-na-gs. omsetters Basiese twee-kwadrant
  omsetter
• Gs.-na-gs. omsetters Basiese vier-kwadrant
  omsetter
• Enkelfase gs.-na-ws. omsetter
• Driefase gs.-na-ws. omsetter
• Addisionele bronne
• Sen Principles of Electric Machines and Power
  Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
• Mohan, Undeland, Robbins Power Electronics

2
Fundamentele beginsels van elektriese aandrywing
(Undeland 1.6)

• Drywingselektronika bied n toepassingsveld vele
  dissiplines binne die eletriese en elektroniese
  ingenieurswese omgewing

3
Skakel-elemente in drywingselektronika (21.3,
21.15, 21.36)

• Die bekende tipe skakel elemente in
  drywingselektronika is
• Tiristors
• GTO (gate turn-off) Tiristors
• Bipolêre transistors
• MOSFETs
• IGBTs (Insulated gate bipolar transistor)

4
Tiristors en GTO Tiristors (21.15, 21.36)
5
BJTs, MOSFETs en IGBTs (21.36)
6
Spanning-, stroom- en frekwensievermoë van skakel
elemente (Undeland2.10 )

• Die onderstaande figuur toon die spanning-,
  stroom- en frekwensiebeperkings van die
  verskillende skakel elemente
• Hierdie figuur is effens verouderd, maar gee
  nogtans n goeie idee van die beperkings.

7
6-puls driefase gelykrigterbane m.b.v. diodes
(21.10)

• n Diode paar (bv. D1 en D5, D6 en D2, ens.)
  gelei stroom wanneer die spanning tussen die
  anode en die katode van die paar die grootste is
  van die spannings tussen die anodes en die
  katodes van al die verskillende kombinasiepare.

8
6-puls driefase gelykrigterbane m.b.v. diodes
(21.10)
9
Gs.-na-gs. omsetters Pulswydte modulasie
(Undeland 7.2)

• Pulswydte modulasie word gebruik om die aan- en
  afskakel van die onderskeie skakelaars te bepaal.
• In die figuur hieronder kan gesien word dat die
  skakelaar wat hier beheer word aangeskakel is
  solank as wat die saagtandgolf kleiner is as die
  verwysingsein (vcontrol)
• Die skakelfrekwensie is die frekwensie van die
  saagtandgolf.
• Die dienssiklus is die verhouding ton/Ts, m.a.w.
  hoe lank die skakelaar aan is in verhouding tot
  die skakelperiode

10
Gs.-na-gs. omsetters Basiese afkapper (Undeland
7.3)

• Die verband tussen die toevoerspanning (gs.
  busspanning) en die uittreespanning kan gegee
  word in terme van die dienssiklus

11
Gs.-na-gs. omsetters Basiese opkapper (Undeland
7.4)

• Die verband tussen die toevoerspanning (gs.
  busspanning) en die uittreespanning kan gegee
  word in terme van die dienssiklus

12
Gs.-na-gs. omsetters Basiese twee-kwadrant
omsetter (21.40)

• Die verband tussen die gemiddelde waardes van die
  twee gs.-spannings EH en EL in terme van die
  dienssiklus is
• Die gemiddelde waarde van die stroom IL kan as
  volg beskryf word

13
Gs.-na-gs. omsetters Basiese vier-kwadrant
omsetter (21.42)

• Die twee gs.-spannings EA en EB kan
  onderskeidelik beskryf word deur
• Dit gee dan

14
Enkelfase gs.-na-ws. omsetter (21.46)
15
Driefase gs.-na-ws. omsetter (21.49)

• In driefase gs.-na-ws. omsetters verskil die
  dienssiklusse van die drie fase-arms.
• Die vergelykings vir die dienssiklusse kan
  onderandere as volg beskryf word
• In die bostaande vergelykings bepaal m (modulasie
  indeks) en f die amplitude en frekwensie
  onderskeidelik