Exam text content

EPE TEL-1120 Vaihtosuuntaajat *
Sähköenergiatekniikka

HT

  

i!
J
j

Tentti 10.12.2012 0a/ >

TENTISSÄ SAA KÄYTTÄÄ OMAA LASKINTA!

E

Kolmivaiheista jännitevälipiirillistä PWM-taajuudenmuuttajaa syötetään 6-pulssisella diodisillal-

la kolmivaiheverkosta, jonka pääjännitteen tehollisarvo Ut = 690 V. Mikä on kuormitetun suuntaajan

suurin mahdollinen ulostulon vaihejännitteen perusaallon tehollisarvo, kun

a) Modulaattori toimii sini-kolmiovertailulla lineaarisella modulointialueella? (1p)

b) Käytetään kolmannella yliaallolla modifioitua sini-kolmiovertailua lineaarisella modulointialueel-
1a? (1p),

c) Suuntaajaa ohjataan kanttiaalto-ohjauksella? (1p)

4) Käytetään vektorimodulointia lineaarisella modulointialueella? (1p),

e) Miten tilanne muuttuu, jos suuntaajalta poistetaan kuorma? (1),

£) Miten tilanne muuttuu, jos suuntaaja liitetään 400 V:n verkkoon? (1p)

Yksivaiheinen vaihtosuuntaaja (kokosiltakytkentä) syöttää resistanssin (R = 10 2) ja induktanssin (L=10
mH) sarjaankytkentää. Suuntaajan välipiirissä vaikuttaa jännite Us, = 540 V ja ulostulon perusaallon taajuus f
on 50 Hz. Mikä on induktanssin L läpi kulkevan virran perusaallon tehollisarvo ja vaihesiirtokulma suun-
taajan tuottaman jännitteen perusaaltoon nähden, kun suuntaajaa ohjataan

a) kanttiaalto-ohjauksella? (2 p)

b) vaiheleikkausohjauksella, « = 30? (voltage cancellation) (2 p).

c) pulssinleveysmoduloinnilla (modulointi-indeksi 7 = 1 ja pulssiluku p = 81) (2 p)

Kolmivaiheista IGB-Transistoreilla toteutettua vaihtosuuntaussiltaa ohjataan six-step-ohjauksella.

a) Piirrä kytkentä, nimeä siihen a-vaiheen komponentit sekä positiiviseksi valitsemiesi virtojen suunnat.
(1p) = i a :

b) Mihin tarvitaan kytkennän diodeja? (1 p)

Piirrä alekkain a-vaiheen kuormajännitteen Za ja -virran i, sekä vaiheen ylemmän kytkinkomponentin

ja sen rinnalle kytketyn diodin läpi kulkevien virtojen ira: ja ins: periaatteelliset käyrämuodot valitut vir-
ransuunnat huomioiden, kun tähteen kytketty kuorma on

o) puhtaasti resistiivinen (2 p),
d) puhtaasti induktiivinen (2 p).

Yksivaiheista pulssinleveysmoduloitua verkkovaihtosuuntaajaa (kokosiltakytkentä) ohjataan siten että verk-
kovirta i.(f) on joko samassa tai vastakkaisessa vaiheessa verkkojännitteen u;() kanssa. Verkkosuotimen olete-
taan muodostuvan pelkästä kuristimesta.

a) Piirrä kytkentä ja periaatteelliset osoitinpiirrokset, jotka kuvaavat tilanteita, kun pätöteho P on
1) positiivinen ja 2) negatiivinen (loisteho O = 0). Piirrä kuviin verkkovirta 1, verkkojännite U., suodinku-
ristimen yli vaikuttava jännite U, ja suuntaajan tuottama jännite Uoonv- (3P)

a) Laske välipiirin jännitteen Ua minimiarvo, jolla suuntaajan läpi voidaan ajaa 10 kW:n teho kumpaan
suuntaan tahansa (loisteho O = 0). Suuntaajaa ohjataan lineaarisella modulointialueella. (3p)

Verkkojännite U, = 230 V ja taajuus f = 50 Hz, verkkokuristimen induktanssi L, = 5 mH (kuristin oletetaan

ideaaliseksi: R, = 0 9).

Kolmivaiheisella PWM-vaihtosuuntaajalla tuotetaan keskimääräisesti yhden modulointijakson aikana, 7=1
ms, ulostulosuureiden avaruusvektori, jonka pituus on puolet syötävän dc-suureen arvosta ja jonka kulma
reaaliakseliin nähden on 15*. Esitä käytettävät kytkentätilat, niitä vastaavat kytkentävektorit ja niiden
kestoajat, kun taajuudenmuuttaja on

a) kaksitasoinen jännitevälipiirillinen (3 p),

b) virtavälipiirillinen (3 p).