Exam text content

TEL-1120 Vaihtosuuntaajat

TTY 78120 Vaihtosuuntaajat
Tehoelektroniikka

Heikki Tuusa tentti 12.10.2005

1. Esitä lyhyesti, mitä tarkoittaa ja miten määritellään:

a) Suureen tehollisarvo (rms value) (1p)

b) Yliaalto (harmonic component) (1 p)

c) Särö (total harmonic distortion) (1p)

d) Huippukerroin (crest factor) (1p)

e) Perusaallon tehokerroin (displacement power factor) (1p)
f) Kokonaistehokerroin (power factor) (1p) "

Yksivaiheinen vaihtosuuntaaja syöttää 25 Hz:n taajuudella kuormaa, joka muodostuu 10
G:n vastuksen ja 100 mH:n kelan sarjakytkennästä. Vaihtosuuntaajaa syötetään 210 V:n
tasajännitteellä.

a) Mitkä ovat ja miksi puolisilta-vaihtosuuntaajan kytkinkomponenttien (1GB-
Transistorit, diodit) jännite- ja virtarasitukset, kun käytetään PWM-ohjausta,
modulointi-indeksi m=1 ja kuormavirrasta huomioidaan vain perusaalto? Piirrä myös
kytkentä (2p)

b) Mitkä ovat vastaavat jännite- ja virtarasitukset kokosillan tapauksessa, kun
ohjaustapa on kanttiaalto-ohjaus ja tässäkin tapauksessa huomioidaan vain virran
perusaalto? Piirrä tästäkin kytkentä. (2p)

c) Laske kummassakin tapauksessa ohjattavien kytkinkomponenttien käytettävyys-
kerroin (switch utilization ratio) (2 p).

Jännitevälipiirillistä kolmivaiheista vaihtosuuntaajaa ohjataan avaruusvektori-

moduloinnilla.

a) Ratkaise ohjeavaruusvektori (pituus ja kulma), joka vastaa vaihejännitteohjeita
1a($k) = -68,40 V, (tx) = 196,96 V ja uu(4) = 128,56 V. (2 p).

b) Piirrä kuva, jossa näkyy edellä laskettu vektori ja kaikki mahdolliset suuntaajan
kytkentävektorit, kun suuntaaja syöttävä tasajännite on 650 V.(2 p)

c ) Mitä kytkentävektoreita käytetään a-kohdassa lasketun jänniteohjeen
toteuttamiseen. Esitä niiden järjestys modulointijakson aikana, kun vain yhden
kytkimen tilaa muutetaan kerrallaan (2 p)

-Kolmivaiheinen jännitevälipiirillinen PWM-verkkovaihtosuuntaaja = toimii

stationäärisessä tilassa ottaen verkosta 100 kW pätötehoa ja 10 kVar loistehoa.

Suuntaajassa käytetään L-tyyppistä verkkosuodinta, jonka induktanssi on ] mH. Suodin

oletetaan häviöttömäksi.

a) Johda verkkojännitteen ja suuntaajasillan tuottaman jännitteen tehollisarvo-osoittimien
avulla yhtälöt suuntaajan verkosta ottamalle pätö- ja loisteholle. (4p)

b) Mikä on välipiirin jännitteen vähintään oltava, jotta tehtävänannon tilanne on
mahdollinen?suuntaajaa ohjataan kanttiaalto-ohjauksella?(2p)

Kolmitasoinen kolmivaiheinen PWM-vaihtosuuntaaja. Piirrä päävirtapiirin kuva ja
nimeä komponentit. (2 p)

Kirjaa a-vaiheen osalta ne päävirtapiirin komponentit, joiden läpi virta kulkee seuraavissa
kolmessa tapauksessa: Suuntaajalla tuotetaan jännite: 19: ua0 = Uac/2, 2% Hao=0 ja
39 1140 = -Uace/2. Hetkellisen tehon suunta on:

a) positiivinen. (2p)

b) negatiivinen. (2p)