Wpływ metody sterowania na straty mocy w falowniku napięcia o komutacji miękkiej typu ZVS z dławikami sprzężonymi

W artykule poddano analizie matematycznej wpływ metody sterowania na straty mocy trójfazowego falownika o komutacji miękkiej typu ZVS z dławikami sprzężonymi. Przeprowadzona analiza pozwala oszacować wartość o jaką można zredukować straty mocy w łącznikach analizowanego przekształtnika dzięki zastosowaniu metody sterownia o zmiennym czasie trwania sygnałów sterujących - uzależnionym od wartości chwilowej prądu obciążenia. W klasycznej metodzie sterowania czas trwania i położenie sygnałów sterujących jest stałe, niezależne od wartości chwilowej prądu fazowego odbiornika. W efekcie gromadzona jest nadmierna energia w elementach obwodu rezonansowego, której cyrkulacja powoduje straty mocy. Zastosowanie uproszczonego modelu strat pozwoliło na uzyskanie bezpośrednich wyrażeń matematycznych opisujących straty w poszczególnych elementach falownika. Na ich podstawie konstruktor może szybko obliczyć straty oraz sprawność falownika w funkcji: prądu obciążenia, częstotliwości przełączania, parametrów wybranych łączników energoelektronicznych. Na przykładzie konkretnego falownika pokazano, że precyzyjne sterowanie czasem trwania i położeniem sygnałów sterujących umożliwia istotne ograniczenie strat mocy.

This paper presents mathematical analysis of the inductor-coupled voltage-source soft-commutated inverter as regards to control method. The analysis makes it possible to estimate the reduction of the power loss in the switches of the analysed inverter, by using the variable-time control method - depending on instantaneous value of the load current. At classical control method the duration and the location of the control signals are constant, independent of the instantaneous value of the load current. In the result, superfluous energy has been accumulated in the resonant tank elements. Energy circulation produces power loss. Loss in particular inverter elements is directly expressed by mathematical equation thanks to the simplified model of the power loss. Designer can quickly compute the loss and efficiency versus the load current, switching frequency, and parameters of switches. On the example of the definite inverter it is shown that precise control of the duration and location of the control signals contributes to real power loss reduction.