Soft Switching Technology

تستخدام مغيرات السرعة طريقة PWM لتوليد نبضات فائقة السرعة لعنصر IGBT لانتاج جهد متغير وتردد متغير للتحكم فى سرعة المحركات. ونتيجة ان IGBT يمكن ان يغذى بنبضات تصل سرعتها الى 15 Khz فقد نحصل على بعض التحسينات والمميزات وهى:
1- نستطيع الحصول على عزوم اكبر خاصة فى السرعات القريبة جدا من الصفر
2- تشغيل هادئ للمحرك وخفض نسبة الضوضاء
3- تحسين استقرار نظام التحكم عند السرعات البطيئة وذلك لتقليل نسبة الاهتزازات فى السرعة.

ولكن للاسف سرعة تردد النبضات ل IGBT تؤدى الى نتائج غير مرغوب فيها حيث ينتج منها تغيرات سريعة جدا للجهد بالنسبة الى الزمن dv/dt مما يؤدى الى حدوث اجهادات على عزل المحرك.

وبالقاء نظرة سريعة على PWM نجد ان موجة الجهد الممثلة بموجة جيبية وعمليا الجهد المغذى الى الحرك مباشرة يكون 380 volt وبتردد 50 هرتز ويكون الجهدpeak على المحرك والكابل المغذى له 537 فولت ولذلك اذا كان عزل المحرك يقبل حتى 1000 فولت فليس هناك اى مشكلة.

وبالنظر الى الجهد المعدل بواسطة PWM كما فى شكل رقم1 نجد ان الجهد مقطع اى يرتفع من الصفر الى اقصى قيمة له عدد كبير جدا من المرات بحسب قيمة تردد التقطيع switching frequency . اما عن الزمن الذى سيرتفع فيه الجهد من الصفر الى اقصى قيمة كما هو موضح فى شكل رقم 2 فيعتمد على فيمة معاوقة المحرك بالنسبة الى قيمة معاوقة الكابل المغذى له. واختلاف القيمتين ينتج ما يسمى الجهود المنعكسة reflected voltage wave
وتسبب هذه الجهود المنعكسة موجات ذات peaks عالية مرات عديدة



شكل رقم 2



المشكلة كلها تنبع من القيمة العالية ل dv/dt ولذلك تواصلت الابحاث لمحاولة تقليل هذه القيمة من ناحية IGBT نفسه.الشكل رقم 4 يوضح قيمة dv/dt فى حالة استخدام ترنزيستور و الشكل رقم 5 يوضح خصائص IGBT من النوع العادى ويظهر فيه ان قيمة dv/dt هى 10 كيلوفولت/ميكروثانية كبيرة جدا بالمقارنة بالترانزيستور 1.5 كيلوفولت / ميكروثانية.

ومضت الابحاث فى طريق تقليل dv/dt قدر المستطاع من ناحية IGBT الى ان توصلت الى انتاج IGBT ذو خصائص مميزة تقلل من قيمة dv/dt وسمى باسم Soft Switching IGBT

بالمقارنة بشكل رقم نجد ان باستعمال IGBT ذو خاصية soft switching قد انخفضت نسبة dv/dt الى النصف تقريبا عند نفس ظروف التشغيل. هذا التحسن الهائل فى قيمة dv/dt سيؤدى حتما الى انخفاض قيمة الجهود العالية peaks على المحرك. ولهذا نستطيع استخدام المحرك بدون الى احتياطات.



شكل رقم 3




شكل رقم 4




شكل رقم 5



والشكل رقم 6 يوضح مقارنة بين الترانزيستور العادى و IGBT العادى و IGBT ذو خاصية soft switching من حيث طول الكابل والجهد peak الواصل للمحرك ويظهر بوضوح مميزات soft swiching IGBT عن النوع القياسى.


 
شكل رقم 6

ويمكن تلخيص الفوائد من هذهالخاصية كلالاتى

تقليل الاجهادات على عزل المحرك يؤدى الى زيادة عمر تشغيل المحرك
امكانية استعمال محركات ذات قيمة عزل 1000 فولت يؤدى الى الاقتصاد فى سعر المحرك والمشروع ككل
زيادة طول الكابل المغذى للمحرك بدون وضع فلتر والذى بدوره يؤدى الى تقليل اقتصاديات المشروع

منقول من منتدى