Exam text content

TY TEL-1120 Vaihtosuuntaajat
Sähkötekniikka
HT Tentti 21.03.2013

TENTISSÄ SAA KÄYTTÄÄ OMAA LASKINTA!

1. Kuormakommutoitu kolmivaiheinen taajuudenmuuttaja syöttää symmetristä kolmivaihe-
kuormaa, joka koostuu kuristimista ja vastajännitelähteistä (Ui = 90 V ja fi = 20 Hz). Suuntaajan
välipiiriin kytketyn kuristimen induktanssi Lac= 50 mH ja resistanssi Rac= 0,25 2. Kuristimen läpi
kulkee 100 A:n tasavirta. Muuttajaa syötetään kolmivaiheverkosta, jonka vaihejännitteen tehol-
lisarvo on Us=230 V ja taajuus f46= 50 Hz. Kommutointia ei tarvitse huomioida.

a) Piirrä järjestelmän päävirtapiirin periaatekuva, merkitse kuvaan valitut ac- ja dc-virtojen suun-
nat sekä dc-jännitteiden suunnat. (1p)

kuormapuolen tasajännitteen ja kuormavirtojen periaatteelliset käyrämuodot

jännitteisiin nähden, kun kuormasillan ohjauskulma a.= 165". (2p)

c) Laske tilannetta vastaava verkkosillan ohjauskulman a arvo. (1 p)

d) Laske verkosta otettu teho sekä kuormalle menevä teho. (2p)

  

2. Esitä lyhyesti, mitä tarkoittaa ja miten toteutetaan jännitesyöttöisen vaihtosuuntaajan yhteydes-
sä (Havainnollista esitystä päävirtapiiri- ja käyrämuotokuvilla):
a) Yksivaiheisen sillan bipolaarinen PWM-ohjaus (PWM with bipolar voltage switching).(1 p)
b) Yksivaiheisen sillan unipolaarinen PWM-ohjaus (PWM with unipolar voltage switching). (1p)
c) Kolmivaiheisen sillan kolmannella yliaallolla modifioitu PWM-ohjaus. (1 p)
d) Yliaaltoja eliminoiva ohjaus (programmed harmonic elimination switching). (1 p)
e) Kuormavirran muuttuvakytkentätaajuinen hystereesisäätö (current-mode tolerance band con-
tro)). (1 p)
f) Kuormavirran vakiokytkentätaajuinen säätö (current mode fixed-freguency control). (1 p)

——23 0 Kolhmivaiheista 16B-TFransistoreilla— toteutettua vaihtosuuntaussiitaa ohjataan — six-step=
ohjauksella.
a) Piirrä kytkentä, nimeä siihen a-vaiheen komponentit sekä positiiviseksi valitsemiesi vir-
tojen suunnat. (1p)
b) Mihin tarvitaan kytkennän diodeja? (1 p)
Piirrä alekkain a-vaiheen kuormajännitteen an ja -virran ian sekä vaiheen ylemmän kytkin-

komponentin ja sen rinnalle kytketyn diodin läpi kulkevien virtojen ir, ja ina: periaatteelliset
käyrämuodot valitut virransuunnat huomioiden, kun tähteen kytketty kuorma on

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

4. Yksivaiheista pulssinleveysmoduloitua verkkovaihtosuuntaajaa (kokosiltakytkentä) ohjataan
siten että verkkovirta i;(f) on joko samassa tai vastakkaisessa vaiheessa verkkojännitteen u(1)
kanssa, 'osuodin oletetaan muodostuvan vaihekohtaisista kuristimista.

   

on 1) positiivinen ja 2) negatiivinen (loisteho O = 0). Piirrä kuviin verkkovirta I,, verkkojänni-
te U, häviöllisen suodinkuristimen (L, R3) yli vaikuttava jännite Uz ja suuntaajan tuottama
jännite Uconv- (2 P-)

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

Verkkojännite U; = 230 V ja taajuus f = 50 Hz, verkkokuristimen induktanssi L, = 5 mH (laskuis-

sa kuristin oletetaan ideaaliseksi: Rr = 0 2).

Va = A. = N Ja

Tehtävä 5 kääntöpuolella!