Arbeidsfactor frequentieomvormer LT Spice

[wnvl1]

Ik ben met een student mee aan het kijken naar een opgave over een frequentieomvormer. Ik heb in LT spice de omvormer gemodelleerd. De omvormer is 3-fasig.

Het zijn IGBT's die gestuurd worden door driehoekgolven die snijden met sinussen. Voor aan de opgave te voldoen moet een bepaalde arbeidsfactor bekomen worden. Ik ga ervan uit dat ik ook heel wat harmonische ga hebben in de belasting in ster rechts op de figuur. Voor de berekening van de arbeidsfactor, worden dan die harmonischen weggefilterd of wat is de conventie om dat te berekenen als er hogere harmonischen zijn?

Tweede vraag is wat afhankelijk van de vorige vraag, hoe bereken je de arbeidsfactor het gemakkelijkst met LT spice?
Ik kan met een transiënte analyse spanningen en stromen tekenen. Schijnbaarvermogen kan ik wel snel berekenen op basis van amplitude spanning en stroom. Actief vermogen daarvoor moet ik kunnen integreren. Allemaal een beetje afhankelijk ook van wat ik moet doen met die hogere harmonischen natuurlijk in eerste instantie.

[wnvl1]

Op deze website

https://fortop.be/knowledge/white-paper ... oplossing/

vind ik

Nu is de Cos-Phi de verhouding tussen het werkelijk vermogen en het schijnbaar vermogen bij 50 Hz. De powerfactor is de verhouding tussen het werkelijk en schijnbaar vermogen bij alle frequentie-
componenten.

Cos Phi = Pw / Ps (50Hz)
Arbeidsfactor (power factor) = Pw / Ps (bij alle frequentie componenten)


De docent gebruikt DPF (displacement factor) en cos phy door elkaar in de opgave.

[HansH]

als je de LTspice source file post dan kan ik er wel even naar kijken. ik zie 3 spanningsbronnen aan de rechterkant zonder waarde. ? en wat text over elkaar geplot van bronnen. (die kun je simpel verslepen)

[wnvl1]

Danku, ik zal het in het weekend aanpassen en posten.

[HansH]

ik heb een blokje gemaakt in LTspice om in het algemeen de Powerfactor te bepalen samen met werkelijk en schijnbaar vermogen.

C1 en R2 kun je vervangen door een willekeurig elektrisch netwerk waarvan je de powerfactor wilt berekenen inclusief iets schakelends. timestep is maximaal 1us. als je betere resolutie wilt kun je de maximale timestep aanpassen in simulation/edit simulation command/Maximum timestep
circuit.asc is het toplevel schema.

PF

(164.59 KiB) 55 keer gedownload

[HansH]

met een gepulste weerstand (50% van de tijd R en 50% van de tijd oneindig) kom ik op een PF van 0.71

[wnvl1]

Klopt dit schema dan om de eerste fase te meten? Ik heb er dus jouw component ingestopt en een beetje meer leesbaar gemaakt.

[HansH]

ik heb even de igbt's vervangen door modelswitches omdat ik geenmodel heb van de IGBT. verder zag ik dat er een DC stroom gaat lopen in de 3 fasen load dus heb ik even hele grote C's geplaatst om dat op te lossen. Maar moet je fundamenteel oplossen in het model. Toen zag ik dat de 3 fasen stromen geen 120 graden uit fase zijn, dus daar zit nog iets niet goed.
powerfactor kun je zo per fase meten maar dan meet je een slechte powerfactor omdat er veel geschakeld wordt.
ik heb een tweede powerfactor meter een de ingang gezet.

designhh

(14.06 KiB) 77 keer gedownload

[HansH]

ps, ook nog extra timing requirement erin gezet zodat voot t=1us alle switches uit staat, anders ging er 50A DC lopen

[HansH]

ik snap alleen niet waarom het criterium droehoek> of <0 erin zit: V=if((V(drieA)>V(sinA)) & (V(drieA) >0) &( time>1u),1,0)

heb ik er even uitgehaald: V=if((V(drieA)>V(sinA)) &( time>1u),1,0)
en dan andere gate complementair. V=if((V(drieA)<V(sinA)) &( time>1u),1,0)
en 2 spoelen omgedraaid zodat alle stroomrichting naar de ster wijst

omvormerhh1

(2.1 KiB) 45 keer gedownload

[HansH]

Klopt dit schema dan om de eerste fase te meten? Ik heb er dus jouw component ingestopt en een beetje meer leesbaar gemaakt.

Schema.png

wat stellen de bronnen Va,Vb en Vc voor? is dat een geinduceerde spanning in een motor of iets dergelijks?

[wnvl1]

Ik krijg ook de boodschap

maar desalniettemin, lijken die IGBT's wel te werken denk ik in mijn simulatie. Maar die model switchen zijn ook goed.

[wnvl1]

ik snap alleen niet waarom het criterium droehoek> of <0 erin zit: V=if((V(drieA)>V(sinA)) & (V(drieA) >0) &( time>1u),1,0)

Ik had dat zelf zo beredeneerd, maar dan ga ik er terug over nadenken. Ik kan er pas maandag over nadenken, dan geef ik mijn reactie op al de rest.

[HansH]

ik snap alleen niet waarom het criterium droehoek> of <0 erin zit: V=if((V(drieA)>V(sinA)) & (V(drieA) >0) &( time>1u),1,0)

Ik had dat zelf zo beredeneerd, maar dan ga ik er terug over nadenken. Ik kan er pas maandag over nadenken, dan geef ik mijn reactie op al de rest.

normaal gesproken zet je bij zo'n halve brug eerst de ene switch uit waarna de halve brug node dan commuteert en de body diode van de tegenoverliggende switch aan gaat. dan zet je de andere switch aan na een korte non overlap tijd. Dus beide gates zijn bijna complementair. dat kun je doen met bv V=if((V(drieA)>V(sinA)+delta) en V=if((V(drieA)<V(sinA)-delta) of met een non overlap tijd, maar daarvoor heb je een state machine nodig. Kan ook met LTspice tegenwoordig.

[wnvl1]

Ik snap het. Ik heb drie V(drieA)>0 verwijderd en de delta's toegevoegd.