L'inverter NPC in azionamenti di MT per motori asincroni - DimacReD

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Capitolo 1 L’ INVERTER TRIFASE Tra i vari dispositivi utilizzati in elettronica di potenza, uno dei più importanti per le innumerevoli applicazioni, in monofase e trifase, è senza dubbio l‟inverter. Questo dispositivo elettrico alimentato in continua ha l‟obiettivo di produrre ai suoi morsetti di uscita grandezze alternate sinusoidali, con ampiezze e frequenze che possano essere controllate. Gli inverter possono essere classificati in due tipologie: la tipologia VSI e quella CSI. La prima tipologia (VSI, voltage source inverter) corrisponde agli inverter alimentati da una tensione continua, dove la grandezza alternata sinusoidale controllata in uscita è la tensione. Nella seconda tipologia (CSI, corrent source inverter) l‟inverter è alimentato da una sorgente di corrente continua, mentre la grandezza controllata in uscita è l‟onda di corrente alternata sinusoidale. Gli inverter come citato in precedenza sono impiegati in diversi campi, i più importanti sono: azionamenti di motori con controllo di velocità, compensazione di potenza reattiva, filtraggio attivo, sistemi UPS, sistemi di trasmissione di potenza in continua (HVDC). Nel capitolo presente si vuole richiamare la topologia e il funzionamento di un inverter trifase (VSI) a due livelli di tensione, per poi approfondire la tipologia a tre livelli di tipo Neutral Point Clamped (NPC) impiegata negli azionamenti di motori elettrici (ASD, adjustable speed drive) in media tensione. 5
1.1 Inverter Trifase VSI a 2 livelli Il circuito elettrico dell‟inverter è costituito da tre rami, uno per ogni fase come mostrato nella figura 1.1. Ogni ramo ha due interruttori in serie e i relativi diodi disposti in antiparallelo, che permettono alla corrente del carico (per esempio iA) di avere una via alternativa di circolazione se l‟interruttore in parallelo è aperto. I morsetti dell‟uscita sono collegati ai punti intermedi di ogni ramo. I due interruttori sono comandati in modo tale che quando uno di essi è aperto, l‟altro è chiuso. Non sono quindi mai aperti contemporaneamente; in realtà, essi sono entrambi aperti per un breve intervallo di tempo in modo da evitare un corto circuito della tensione continua di ingresso. La tensione di ingresso Vdc è ottenuta raddrizzando e filtrando la tensione trifase di rete; il ramo su cui sono poste le capacità della tensione Vdc d‟ingresso è detto bus in continua. Obiettivo dell‟inverter è quello di fornire al carico una terna di tensioni alternate sinusoidali sfasate tra di loro di 120°. Questo è ottenuto con opportuni controlli sull‟inverter che gestiscono l‟apertura e la chiusura dei sei interruttori. Nelle trattazioni prossime si considera: - la tensione del bus in continua costante al variare del carico; - gli interruttori ( o valvole) ideali, non hanno cadute di tensione e ritardi di commutazione; - non si considera il tempo morto tra la commutazione di due interruttori dello stesso ramo. Figura 1.1 Inverter Trifase VSI a 2 livelli 6
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Calcolo degli andamenti nel tempo T
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