Alderantzikagailu trifasiko

Alderantzikagailuak, edo KZ-KA bihurtzaileak, korronte zuzena korronte aldizkatzaile bihurtzeko erabiltzen diren zirkuitu batzuk dira. Alderantzikagailu baten eginkizuna sarrerako KZ tentsio bat irteerako KA tentsio simetriko batera aldatzea da, erabiltzaileak eskatutako izaria eta frekuentzia edukitzen ahaleginduz.

Alderantzikagailu trifasikoak korronte aldizkatzailea behar duten karga trifasikoak elikatzeko erabiltzen dira. Alderantzikagailu hauen erabilera batzuk honako hauek dira:

• Etengabeko tentsio aldizkatzaile trifasikoko sorburuak
• Korronte aldizkatzaile trifasikoko motorren abiaraztea
• Karga trifasikoekin energia zuzenean ekoizten duten sorburuen konexioa (panel fotovoltaikoak)

Alderantzikagailu trifasikoa

Sailkapena

Alderantzikagailuak orokorrean honela sailkatu ditzakegu:

• Tentsio baliogabetzedun alderantzikagailu trifasikoak: irteerako tentsioaren izaria eta frekuentzia alda daitezke, sarrerako tentsioa iraunkorra dela eta etengailuak PWMan (pultsu zabaleraren modulazioa) ez daudela kontrolatuak kontuan hartu gabe. Alderantzikagailu-mota honek hurrengo alderantzikagailuen ezaugarriak bateratzen ditu.
• PWMan modulatutako alderantzikagailu: alderantzikagailu honen sarreran DC tentsio iraunkor bat dago, orokorrean zubi zuzentzaile batetik datorrena. Pultsu zabaleraren modulazioak, PMWk, irteerako tentsioaren izaria eta maiztasuna kontrolatzen ditu; modulazio honek kontrolatuko ditu alderantzikagailuaren etengailuak.
• Irteera karratuko alderantzikagailuak: mota honetako alderantzikagailuentzat ezinbestekoa da KZan sarrerako izaria kontrolatzea, KAan irteerako izariaren gaineko kontrola edukitzeko. Mota honetako alderantzikagailuen eginkizun nagusia irteerako seinalearen maiztasuna kontrolatzea da.

Hiru alderantzikagailu monofasikoekin inplementatutako alderantzikagailu trifasikoa

Alderantzikagailu trifasikoko zirkuitu topologikoa

Hiru alderantzikagailu monofasiko independente erabiltzen ditu, eta bakoitzak gainerako irteerekiko 120°ko desplazamenduko maiztasuna duen irteerako tentsioa sortzen du. Mota honetako alderantzikagailu trifasikoak hiru faseetara bereizitako sarbide bat beharrezkoa denean soilik dira hobetsiak, oso ohikoa ez den egoera. Mota honetako alderantzikagailuen desabantailak honako hauek dira:

1. Irteeran transformadore trifasiko bat erabiltzea beharrezkoa da; transformadorearen sekundarioa izarrean (Y) edo hirukian (∆) konektatuta egon daiteke.
2. Alderantzikagailu trifasikoen konfigurazio honen beste eragozpen bat hamabi etengailu behar dituela da, bakoitza dagokion diodoarekin antiparaleloan.
3. Hamabi ahalmen-transistore erabiltzen ditu.
4. Alderantzikagailu monofasiko bakoitzaren irteerak guztiz ondo orekatzea beharrezkoa da izarian nahiz fasean; bestela, kargak elikatzen dituzten tentsioak desorekatuak egongo dira.

Alderantzikagailu hauek kontrolatzeko beharrezkoa da hiru erreferentziako seinale erabiltzea, fase bakoitzarentzat bat, zeinak 120° desfasatuak egon behar diren. Sortutako espektro harmonikoa zubi osoko alderantzikagailuaren oso antzekoa da maiztasun harmonikoei dagokienez, baina tentsio hauek izari txikiagoa dute. Ta, Tb eta Tc alderantzikagailu trifasiko baten zirkuituan erabiltzen diren transistoreak lirateke. Hurrengo ekuazioak zuzeneko tentsioaren eta alderantzikagailuaren parametroen arteko harremana erakusten du:

$V_{LL}={\dfrac {\sqrt {3}}{2{\sqrt {2}}}}\cdot m_{a}\cdot V_{d}=0.612\cdot m_{a}\cdot V_{d}$

Eragiketa-eremuak

Alderantzikagailu trifasikoak hiru eragiketa-eremu ditu:

Eremuen grafikoa

• Eremu lineala (ma ≤ 1): Eremu linealean, irteerako tentsioaren ezinbesteko maiztasunaren osagaia linealki aldatzen da anplitudearen modulazioaren ratioarekin, ma. Unitatea baino txikiago edo berdina den maren balio bat erabiltzearen abantaila nagusia da ezinbesteko frekuentzian daukan lineako tentsio efikazaren eta anplitudearen modulazioaren ratioaren, ma, arteko erlazioa. Hala ere, lineako tentsio efikaza ez da behar bezain altua, alderantziz, bere balio maximoa 0.612 VDra mugatua dago.
• Gainmodulazioko eremua (1 < ma ≤ 3.24): Izari handiagoko ezinbesteko maiztasunaren tentsio linealaren balio efikazak lortzeko maren balioak unitatearen balioa baino handiagoa izan behar du nahitaez, hau da, fase bakoitzaren kontrol-tentsioaren balio maximoa, konparatzen den uhin triangeluarraren forma baino handiagoa da. Eremu honek gainmodulazioko eskualdearen izena dauka.
• Irteera karratuko eremua (ma > 3.24): Anplitudearen modulazioaren ratioak, ma, balio altuak lortzean, gainmodulatutako PWM alderantzikagailu trifasikoa uhin karratuko batean degeneratzen da.

PWM alderantzikagailu trifasikoa

PWM1 alderantzikagailua

PWM uhin-formak

Alderantzikagailu trifasiko batean, pultsuko zabaleraren modulazioaren erabileraren helburua izarian eta frekuentzian irteerako tentsio trifasikoa modelatzea eta kontrolatzea da, sarrerako VD tentsio iraunkor batetik abiatuz. Uhin triangeluar bakar bat elkarren artean 120ºko desfasea duten hiru kontrol-tentsio sinusoidalekin konparatzen da, irteeran tentsio trifasiko orekatuen sistema bat lortzeko, PWMaren kommutazioa erabiliaz. PWM alderantzikagailu trifasikoentzat, VAB(t), VBC(t) eta VCA(t) tentsio osatuen batez besteko balio instantaneoen uhinen formak, etengailu idealen kasuan, 120ºko desfasea duten uhin sinusoidaletan oinarritzen dira. Aldiz, etengailuak idealak ez badira, denbora-etenaren ondorioz, VAB(t), VBC(t) eta VCA(t) tentsioek distortsio bat jasaten dute iAB(t), iBC(t) eta iCA(t) intentsitateak zerotik igarotzean.

Era honetan, ezinbesteko maiztasunaren 6k ± 1 (k=1, 2, 3…) ordenako maiztasun baxuko harmonikoak agertzen dira, hau da, ezinbesteko maiztasunaren anizkoitz bakoitien harmonikoak, hiruaren anizkoitzenak izan ezik.

Uhin karratuko alderantzikagailu trifasikoa

Uhin karratuko formak

Anplitude maximoaren modulazioaren tarteak balio altuak lortzen dituenean, gainmodulatutako PWM alderantzikagailu trifasikoa uhin karratuko batean degeneratzen da. Kasu honetan, etengailu bakoitza ezinbesteko frekuentziaren 180ºtan aktibatua dago eta irteera bereko bi etengailu ez dira inoiz aldi berean itxita edo irekita egongo. Gainera, 120ºko desfasea dago etengailu baten aktibatzearen eta maila bereko irteera kontsekutiboaren artean. Beraz, beti egongo dira hiru etengailu aktibatuta.

Kanpo-estekak

• Datuak: Q2650669