PWM-taajuusmuuttajan päävirtapiirin suunnittelu

Abstract

Työssä käsitellään pulssileveysmodulaatioon (PWM) perustuvan taajuusmuuttajan teoriaa ja suunnittelua sekä tutkitaan rakennetun koelaitteen (4kW) tärkeimpiä ominaisuuksia. Aluksi tutustutaan staattiseen taajuusmuuttajaan ja sen käyttöön. Erityisesti kiinnitetään huomiota jarrutuskäyttöön. Tutustutaan erääseen pakkokommutoituun suuntaajaan sekä LSI-piiriin, joka toimii 3-vaiheinvertterin ohjauselektroniikanytimenä. Päävirtapiirin suunnitteluohje perustuu näihin ratkaisuihin, mutta suunnitteluperusteita voidaan soveltaa valikoidusti myös muihin tapauksiin. Pääteasteen passiivisista komponenteista on kommutointikeloja tutkittu tarkimmin, koska ko. komponentit voidaan valmistaa lähes täysin ohjeiden mukaisesti. Edullisimpaan lopputulokseen päästään lyhyellä ilmasydämisellä kelalla; nippujohtimella (Litz-langalla) saavutettu hyöty voi jäädä vähäiseksi. Koelaitteesta on mitattu staattisen ja dynaamisen tilan momenttikäyrät ja näistä todettu epätahti- ja heilurimomentit käytön kannalta merkityksettömiksi. Koelaitteen verkkovirran ja moottorivirran yliaaltospektri tutkittiin useissa tapauksissa. Verkkovirran yliaallot vaikuttavat häiritsevästi muihin verkon komponentteihin. Välipiirin kuristimen voidaan todeta vaimentavan yliaaltoja. Moottorivirran yliaallot vaikuttavat moottorin mitoitukseen, ja moottoria kuormitettaessa todetaan särökertoimen jäävän melko pieneksi. /Kir10