L'inverter NPC in azionamenti di MT per motori asincroni - DimacReD
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1.2 Inverter Multilivello (VSI)<br />
L‟<strong>in</strong>verter multilivello [2-3-4] nasce <strong>per</strong> sod<strong>di</strong>sfare <strong>di</strong>verse esigenze, <strong>per</strong> risolvere problematiche e<br />
limiti tecnici dell‟<strong>in</strong>verter a due livelli. Va comunque notato come la realizzazione pratica <strong>di</strong><br />
strutture multilivello è stata <strong>per</strong>messa grazie alla cont<strong>in</strong>ua evoluzione degli <strong>in</strong>terruttori elettronici <strong>di</strong><br />
potenza.<br />
A pari tensioni e potenze un <strong>in</strong>verter multilivello presenta uno spettro armonico delle tensioni<br />
migliore <strong>di</strong> quello dell‟<strong>in</strong>verter a due livelli. Avendo <strong>in</strong>fatti più livelli <strong>di</strong> tensione, riesce a<br />
ricostruire <strong>in</strong> uscita una forma d‟onda <strong>di</strong> tensione più vic<strong>in</strong>a alla s<strong>in</strong>usoide, riducendo così il<br />
contenuto armonico della tensione e della corrente assorbita dal carico. Alcuni effetti della<br />
riduzione del contenuto armonico nelle correnti sono, nel caso <strong>di</strong> macch<strong>in</strong>e elettriche rotanti come<br />
carico:<br />
- una riduzione delle <strong>per</strong><strong>di</strong>te nel ferro e nel rame;<br />
- una riduzione <strong>di</strong> <strong>in</strong>terferenze elettromagnetiche (EMI) causate dalle armoniche <strong>di</strong> corrente;<br />
- delle riduzioni <strong>di</strong> oscillazioni <strong>di</strong> coppia che alle basse velocità possono entrare <strong>in</strong> risonanza con le<br />
oscillazioni proprie degli organi meccanici causando danni alla struttura.<br />
Gli <strong>in</strong>verter a due livelli se utilizzati <strong>in</strong> applicazioni <strong>di</strong> me<strong>di</strong>a tensione devono far fronte a <strong>di</strong>verse<br />
problematiche. L‟alta variazione <strong>di</strong> tensione (dV/dt) <strong>in</strong> corrispondenza delle commutazioni degli<br />
<strong>in</strong>terruttori causa effetti negativi al carico; <strong>per</strong> esempio, se il carico è una macch<strong>in</strong>a elettrica<br />
nascono correnti ai cusc<strong>in</strong>etti e stress all‟isolamento. L‟uso <strong>di</strong> <strong>in</strong>verter multilivello riduce <strong>in</strong>vece i<br />
gra<strong>di</strong>enti <strong>di</strong> tensione dV/dt; <strong>in</strong>oltre si possono evitare le <strong>di</strong>fficoltà degli <strong>in</strong>verter a due livelli legate<br />
all‟uso <strong>di</strong> connessioni serie delle valvole <strong>di</strong> potenza: quali la equa <strong>di</strong>visione <strong>di</strong> tensione e la<br />
s<strong>in</strong>cronizzazione dei segnali <strong>di</strong> comando.<br />
Come presentato <strong>in</strong> precedenza l‟uso <strong>di</strong> <strong>in</strong>verter multilivello <strong>per</strong>mette <strong>di</strong> avere qualità <strong>di</strong> tensioni <strong>in</strong><br />
uscita migliori; ci sono altre motivazioni che favoriscono il loro uso rispetto ai normali due livelli,<br />
queste saranno evidenziate nelle trattazioni successive. Quanto esposto <strong>in</strong> breve motiva il largo<br />
impiego <strong>di</strong> <strong>in</strong>verter multilivello <strong>in</strong> me<strong>di</strong>a tensione.<br />
Nel seguito sono mostrate le pr<strong>in</strong>cipali strutture <strong>di</strong> <strong>in</strong>verter multilivello:<br />
Neutral-Po<strong>in</strong>t-Clamped Inverter [2-4]<br />
Fly<strong>in</strong>g Capacitors [2-4]<br />
Inverter multilivello a cascata [2-4]<br />
Inoltre viene estesa la tecnica <strong>di</strong> controllo PWM s<strong>in</strong>usoidale, e un breve accenno alla tecnica SVM<br />
PWM, <strong>per</strong> gli <strong>in</strong>verter multilivello <strong>di</strong> tipo Neutral Po<strong>in</strong>t Clamped <strong>per</strong>ché oggetto <strong>di</strong> stu<strong>di</strong>o del<br />
presente lavoro.<br />
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