Wymagania użytkowników dotyczące wysokiej dynamiki i dokładności urządzeń energoelektronicznych narzucają pracę przekształtników z coraz wyższą częstotliwością łączeń zaworów, powodując tym samym wzrost łączeniowych strat mocy. Ze względu na sprawność przetwarzania energii i gabaryty urządzenia straty łączeniowe powinny być ograniczane. W odniesieniu do trójfazowych przekształtników AC/DC/AC do zasilania silników indukcyjnych, problemy dotyczące strat łączeniowych można rozwiązać przez tzw. ?miękką" komutację lub też przez zmniejszenie częstotliwości łączeń z zachowaniem jakości przebiegów (np. maksymalnych odchyleń prądu od wartości zadanej) kształtowanych w przekształtniku. Analiza rozwiązań obu sposobów ograniczania strat łączeniowych wskazuje, że ze względu na właściwości oraz koszt i prostą budowę najkorzystniejsze są przekształtniki AC/DC/AC z centralnym układem komutacyjnym, sterowane metodą zbliżoną do metody predykcyjnej (regulator z tabelaryzacją przełączeń).
W pracy przedstawiono zaproponowany przez autora układ quasi-rezonansowy zapewniający ?miękką" komutację zaworów przekształtnika AC/DC/AC. Układ quasi-rezonansowy, centralnie podłączony do obwodu pośredniczącego prądu stałego, powoduje obniżenie do zera napięcia w chwilach wymaganego przełączenia któregokolwiek zaworu przekształtnika. Szczegółowo przeanalizowano działanie układu quasi-rezonansowego na podstawie symulacji i badania laboratoryjnego modelu oraz opracowano wytyczne do jego projektowania. Omówiono także pracę i sterowanie przy wspomaganiu przełączania zaworów przekształtników AC/DC, DC/AC oraz AC/DC/AC. Ponadto przeprowadzono badanie laboratoryjne strat mocy układu quasi-rezonansowego oraz jednofazowego przekształtnika AC/DC/AC z nim współpracującego.
Zaprezentowano wszechstronną analizę warunków wektorowej modulacji szerokości impulsów (PWM) przy wektorowym sterowaniu prądów przekształtników AC/DC i DC/AC w wirujących układach współrzędnych. W analizie przekształtnika DC/AC uwzględniono rezystancję i indukcyjność rozproszenia stojana silnika, zwykle pomijaną w literaturze. Pozwoliło to na dokładną analizę zachowania się układu oraz na sformułowanie wniosków szczególnie użytecznych przy małych prędkościach kątowych silnika. Określono przy tym zasady sterowania, które muszą być spełnione w warunkach wymaganej pełnej kontroli prądów przekształtników. Poczynione obserwacje pozwoliły zaproponować struktury sterowania (indywidualnie dla każdego przekształtnika AC/DC i DC/AC), pozwalające na pracę z minimalizacją częstotliwości łączeń zaworów. Przedstawiono wyniki symulacji oraz badania laboratoryjnego przekształtników sterowanych zgodnie z zaproponowanymi metodami. Wszechstronne badanie właściwości statycznych i dynamicznych układów regulacji prądów w różnych warunkach pracy (zmiany częstotliwości wyjściowej przekształtnika DC/AC, skok wartości zadanej prądu, skok obciążenia, nawroty silnika) potwierdziło poprawność zaproponowanych metod sterowania.
Zastosowana struktura przekształtnika AC/DC/AC, z układem komutacyjnym wspólnym dla obu przemienników składowych, pozwoliła na realizację zintegrowanego sterowania umożliwiającego dodatkowe zmniejszenie liczby łączeń.
Przedstawiono kompleksowo możliwości minimalizacji strat łączeniowych: przekształtnika z ?miękką" komutacją, sterowanego zaproponowaną metodą wektorową, w porównaniu z przekształtnikiem z ?twardą" komutacją i klasyczną regulacją prądu z trzema niezależnymi komparatorami fazowymi.
Porównano możliwości minimalizacji strat łączeniowych przekształtnika z ?miękką" komutacją sterowanego zaproponowaną metodą wektorową z przekształtnikiem z ?twardą' komutacją i klasyczną regulacją prądu z trzema niezależnymi komparatorami fazowymi.

Spis treści:

Streszczenie
Wykaz oznaczeń

1. Wstęp
1.1. Charakterystyka ogólna zagadnienia
1.2. Cel i zakres pracy

2. Przegląd przekształtników ?miękko" przełączanych i wektorowych modulatorów PWM z regulacją prądu
2.1. Topologie ?miękko" przełączanych przekształtników trójfazowych
2.2. Metody PWM ze sprzężeniem zwrotnym
2.3. Podsumowanie

3. Układ quasi-rezonansowy wspomagający przełączanie zaworów
3.1. Współpraca układu quasi-rezonansowego z przekształtnikiem DC/AC
3.1.1. Zasada pracy układu rezonansowego
3.1.2. Układ sterowania przekształtnika DC/AC z układem quasi - rezonansowym
3.1.3. Proces przełączania tranzystorów przekształtnika DC/AC
3.2. Współpraca układu quasi-rezonansowego z przekształtnikiem AC/DC
3.3. Współpraca układu quasi-rezonansowego z przekształtnikiem AC/DC/AC
3.4. Wytyczne do projektowania układu quasi-rezonansowego
3.5. Badanie laboratoryjne układu quasi-rezonansowego
3.5.1. Wyniki badania układu quasi-rezonansowego
3.5.2. Ocena sprawności energetycznej układu quasi - rezonansowego
3.6. Ocena sprawności energetycznej jednofazowego przekształtnika AC/DC/AC

4. Regulacja prądu przekształtników AC/DC i DC/AC z modulacją wektorową
4.1. Warunki modulacji wektorowej PWM przy regulacji prądu przekształtnika AC/DC o współczynniku mocy równym jeden
4.1.1. Równanie stanu przekształtnika AC/DC
4.1.2. Zasada regulacji wektorowej prądu przekształtnika AC/DC
4.1.3. Warunki sterowania wektorowego
4.1.4. Podsumowanie
4.2. Realizacja regulacji wektorowej prądu przekształtnika AC/DC w wirującym układzie współrzędnych xv
4.2.1. Optymalizacja sterowania przekształtnika AC/DC
4.2.2. Symulacja optymalizowanego sterowania przekształtnika AC/DC
4.2.3. Badanie laboratoryjne układu wektorowej regulacji prądu przekształtnika AC/DC
4.3. Warunki modulacji wektorowej PWM przy regulacji prądu przekształtnika DC/AC
4.3.1. Równanie stanu przekształtnika DC/AC
4.3.2. Zasada regulacji wektorowej prądu przekształtnika DC/AC
4.3.3. Warunki regulacji wektorowej prądu przekształtnika DC/AC
4.3.4. Podsumowanie
4.4. Realizacja regulacji wektorowej prądu przekształtnika DC/AC w wirującym układzie współrzędnych dq
4.4.1. Optymalizacja sterowania przekształtnika DC/AC
4.4.2. Symulacja optymalizowanego sterowania przekształtnika DC/AC
4.4.3. Badanie laboratoryjne układu wektorowej regulacji prądu przekształtnika DC/AC

5. Zintegrowany system sterowania przekształtnika AC/DC/AC
5.1. Zasada optymalizacji sterowania przekształtnika AC/DC/AC
5.2. Wyniki badania laboratoryjnego przekształtnika AC/DC/AC

6. Podsumowanie

Literatura
Streszczenie w języku angielskim