Pednka 13 Vkonov elektronika Konverze elektrickho vkonu spojit

Přednáška 13. – Výkonová elektronika Konverze elektrického výkonu (spojitá, nespojitá) Měniče el. výkonu – AC/DC (usměrňovače), DC/AC (střídače), DC/DC, AC/AC (měniče kmitočtu) Řízení výkonu Miroslav Novák © 2014 Tento materiál vznikl za podpory projektu Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů.

Konverze elektrického výkonu Spojitá • - Rozdíl mezi vstupní a výstupní energií se přeměňuje na teplo = neefektivní Hladký průběh veličin Nevzniká rušení Nespojitá • • • Cyklické spínání a zapínání v rychlém tempu Výstupní výkon řídíme střídou Minimální ztráty Spínání (strmé hrany napětí a proudů) vytváří rušení = problémy s elektromagnetickou kompatibilitou Nutné EMC filtry

Přeměna elektrického výkonu Měníme napěťové/proudové poměry a charakter proudu střídavý/stejnosměrný případně frekvenci Výkonové hladiny m. W až 100 MW Výstup DC Nutné spínání a vypínání proudu AC Vstup DC DC/DC měnič (střídač + usměrňovač) DC/AC Střídač AC AC/DC Usměrňovač (neřízený i řízený) AC/AC Frekvenční měnič (usměrňovač + střídač

Usměrňovač – AC/DC Vhodným zapojením do obvodu dojde k usměrnění procházejícího proudu • jedno-cestný usměrňovač • dvou-cestný • Gretzův můstek Zapojením kondenzátoru dojde k vyhlazení C = ( Im· 0, 5·T ) / (Um - Ux)

Řízený usměrňovač Podmíněným spínáním můžeme řídit střední hodnotu výstupního výkonu Použití: řízení DC motorů Spínání velkých výkonů – několik k. V při k. A

Střídač Mění stejnosměrný proud na střídavý Nutné spínací prvky Vhodným zapojením se otáčí směr proudu Střídavý proud můžeme transformovat použití: 230 V AC v automobilu, fotovoltaická elektrárna, 4 kvadratové řízení DC motoru, součást měničů DC/DC a AC/AC

PWM – pulse width modulation Změnou poměru dob sepnutí a vypnutí = střída signálu, lze řídit velikost proudu v obvodu (indukčnost zátěže, např. motoru -> proud je integrálem napětí -> z obdélníků se stávají trojúhelníky) Můžeme generovat libovolný průběh (mírně zubatý) – nejčastěji sinusovku

DC/DC měnič rozstřídat nebo rozsekat proud – transformovat nebo indukovat – usměrnit Varianty: snižující (Buck), zvyšující (Boost), obojetný (Buck-boost), Flyback, s půlmůstkem, půným můstkem, push-pull, nábojová pumpa, . . . základní deska PC – napětí procesor nabíječky baterií výpočetní technika spotřební elektronika Běžná součást elektroniky snižující (Buck) Jednoduchý měnič DC/DC boost. Výstupní napětí bez stabilizace je kolem 100 V na prázdno. Po zatížení napětí klesá

Frekvenční měnič Usměrňovač – meziobvod (proudový s cívkou nebo napěťový s kondenzátorem) – střídač

AC/AC fázové řízení výkonu (Triak) Antiparalelně spojené tyristory Pro řízení AC výkonu (pouze menší proudy) Vysavače, vrtačky, stmívače pro žárovky

Přímý frekvenční měnič AC/AC - cyklokonvertor Nepotřebuje meziobvod Vyšší složitost Použití: pro velké výkony Možné i běžné nasazení na malé a střední výkony, není to obvyklé řešení

PFC – aktivní korekce účiníku Principielně jde o: usměrňovač + zvyšující DC/DC + regulace na odběr proudu odpovídající tvaru napětí

Shrnutí Známe principy nespojitého řízení výkonu PWM Víme jak funguje • • usměrňovač střídač DC/DC konvertor frekvenční měnič Víme co triakový regulátor a cyklokonvertor

Literatura TKOTZ, Klaus a kol. Příručka pro elektrotechnika. Europa-Sobotáles, Praha, 2006. 2. dopl. vyd. 623 s. ISBN 80 -86706 -13 -3 Spousty materiálů na webu