Tasasähköverkon modulaarisen vaihtosuuntaajan rakenne- ja kustannusanalyysi
Mattsson, Aleksi (2012)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201208066275
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201208066275
Tiivistelmä
Diplomityössä tarkastellaan tapausta, jossa tasasähköverkon vaihtosuuntaaja
toteutetaan kolmella yksivaiheisella suuntaajalla yhden kolmivaiheisen sijaan.
Modulaarinen rakenne mahdollistaa sen, että osa vaiheista voitaisiin sammuttaa
kun kuormitus on erittäin pientä eikä kuorma ole kolmivaiheista. Galvaaninen
erotus oletetaan tehtävän erottavalla DC-DC -konvertterilla, joka mahdollistaa
samalla vaihtosuuntaajan DC-syöttöjännitteen muuttamisen. Työssä tutkitaan,
mitkä tekijät vaikuttavat DC-syöttöjännitteen valintaan sekä tehdään valinta
kyseisen jännitteen arvolle. Valittua jännitetasoa käytetään vaihtosuuntaajan
suunnittelemiseen. Vaihtosuuntaajan rakennetta tarkastellaan
vaihtosuuntaussillan kytkinkomponenttien sekä lähtöjännitteen suotimen osalta.
Yksivaiheiselle moduulille määritetään optimaalinen teholuokka investointi- ja
käyttökustannusten kannalta. Tarkastelu pitää sisällään erilaisten
transistoritekniikkojen, kytkentätaajuuksien sekä kahden suodintyypin
vaikutuksen kustannustehokkuuteen. This thesis examines a case in which the LVDC networks three-phase inverter is
implemented with three one-phase inverters. This modular design makes it
possible to turn off some of the phases if the load is small and it's not a threephase
load. Galvanic isolation is assumed to be implemented with an isolating
DC-DC converter which gives the possibility to change the DC-voltage level that
is fed to the inverter. This thesis examines the factors that affect the selection of
the feeding DC-voltage level. A selection is made for the DC-voltage level and it
is used to design the inverter. The design of the inverter is centered on the main
power electronic components including the switching components and the output
filter. An optimal nominal power is determined for one one-phase module when
investment and operating costs are taken into account. Different transistor
topologies, switching frequencies and two output filter topologies are studied
when determining the optimal nominal power.
toteutetaan kolmella yksivaiheisella suuntaajalla yhden kolmivaiheisen sijaan.
Modulaarinen rakenne mahdollistaa sen, että osa vaiheista voitaisiin sammuttaa
kun kuormitus on erittäin pientä eikä kuorma ole kolmivaiheista. Galvaaninen
erotus oletetaan tehtävän erottavalla DC-DC -konvertterilla, joka mahdollistaa
samalla vaihtosuuntaajan DC-syöttöjännitteen muuttamisen. Työssä tutkitaan,
mitkä tekijät vaikuttavat DC-syöttöjännitteen valintaan sekä tehdään valinta
kyseisen jännitteen arvolle. Valittua jännitetasoa käytetään vaihtosuuntaajan
suunnittelemiseen. Vaihtosuuntaajan rakennetta tarkastellaan
vaihtosuuntaussillan kytkinkomponenttien sekä lähtöjännitteen suotimen osalta.
Yksivaiheiselle moduulille määritetään optimaalinen teholuokka investointi- ja
käyttökustannusten kannalta. Tarkastelu pitää sisällään erilaisten
transistoritekniikkojen, kytkentätaajuuksien sekä kahden suodintyypin
vaikutuksen kustannustehokkuuteen.
implemented with three one-phase inverters. This modular design makes it
possible to turn off some of the phases if the load is small and it's not a threephase
load. Galvanic isolation is assumed to be implemented with an isolating
DC-DC converter which gives the possibility to change the DC-voltage level that
is fed to the inverter. This thesis examines the factors that affect the selection of
the feeding DC-voltage level. A selection is made for the DC-voltage level and it
is used to design the inverter. The design of the inverter is centered on the main
power electronic components including the switching components and the output
filter. An optimal nominal power is determined for one one-phase module when
investment and operating costs are taken into account. Different transistor
topologies, switching frequencies and two output filter topologies are studied
when determining the optimal nominal power.