Ciklokonverteriai - tipai, veikimas ir taikymas

Maitinimo šaltinius galima suskirstyti į dvi plačias kategorijas: viena yra kintamosios srovės maitinimo šaltinis, kita - nuolatinės srovės maitinimo šaltinis. Kadangi žinome, kad gali būti generuojama tik kintamosios srovės energija, ir kadangi tai yra ekonomiškesnė, perdavimui naudojame kintamąją srovę, todėl dauguma elektros mašinų / prietaisų veikia kintamąja energija. Tačiau standartinė įtampa ir dažnis, tiekiamas iš generavimo stočių, gali būti nepakankamai tinkamas vairuoti tam tikras pramonines mašinas. Tais atvejais mes naudojame keitiklius ir keitiklius, kad galėtume konvertuoti vieną maitinimo šaltinį į kitą, pavyzdžiui, į kitą įtampos, srovės ar dažnio reitingą. „Cycloconveter“ yra vienas iš tokių keitiklių, kurie vieno dažnio kintamąją galią paverčia reguliuojamo dažnio kintamąja galia. Šiame straipsnyje mes sužinosime daugiau apie šiuos ciklokonverterius, jų veikimą ir taikymą.

Kas yra „Cycloconverter“?

Standartinis „Wikipedia“ ciklokonverterių apibrėžimas yra toks: „ Ciklokonverteris (CCV) arba ciklinverteris pastovią įtampą, pastovaus dažnio kintamosios srovės bangos formą paverčia kita mažesnio dažnio kintamosios srovės bangos forma sintezuodama išėjimo bangos formą iš kintamosios srovės tiekimo segmentų be tarpinės Nuolatinė jungtis “

Viena ypatinga „Cycloconverter“ savybė yra ta, kad konversijos procese nenaudojama nuolatinės srovės jungtis, todėl ji yra labai efektyvi. Konversija atliekama naudojant elektrinius jungiklius, pavyzdžiui, tiristorius, ir juos logiškai perjungiant. Paprastai šie tiristoriai bus padalyti į dvi puses: teigiamą ir neigiamą. Kiekviena pusė bus priversta veikti pasukdama jas per kiekvieną kintamosios srovės formos ciklą, tokiu būdu įgalindama abipusį galios srautą. Dabar įsivaizduokite, kad ciklokonverteriai yra juoda dėžutė, į kurią įeina fiksuoto įtampos fiksuoto dažnio kintamosios srovės galia ir kaip išėjimas pateikiamas kintamas dažnis, kintama įtampa, kaip parodyta toliau pateiktoje iliustracijoje.

Sužinosime, kas gali vykti šioje juodojoje dėžutėje, eidami per straipsnį.

Kodėl mums reikalingi ciklokonverteriai?

Gerai, dabar mes žinome, kad ciklokonverteriai pastovaus dažnio kintamą galią paverčia kintamo dažnio kintamąja galia. Bet kodėl mes turime tai daryti? Koks kintamo dažnio kintamosios srovės šaltinio pranašumas?

Atsakymas į šį klausimą yra greičio kontrolė. Ciklokonverteriai yra plačiai naudojami didelių variklių, tokių kaip valcavimo staklėse, rutulinių malūnų, cemento krosnių ir kt., Varymams vairuoti. Ciklokonverterių išjungimo dažnį galima sumažinti iki nulio, kuris padeda mums užvesti labai didelius variklius su visa apkrova minimaliu greičiu ir tada palaipsniui didinkite variklio greitį, didindami išėjimo dažnį. Prieš išradant ciklokonverterius, šiuos didelius variklius reikia visiškai iškrauti ir paleidus variklį palaipsniui pakrauti, o tai lemia laiko ir žmogaus energijos suvartojimą.

Cycloconveters tipai:

Remiantis išėjimo dažniu ir įėjimo kintamosios srovės šaltinio fazių skaičiumi, ciklokonverteriai gali būti klasifikuojami taip, kaip nurodyta toliau

1. Padidinti ciklokonverteriai

2. „Ste-Down“ ciklokonverteriai

1. Vienfazis - vienfazis ciklokonverteris
2. Trifazis - vienfazis ciklokonverteris
3. Trifazis - trifazis ciklokonverteris

„Step-Up Cycloconverter“: „ Step-Up CCV“, kaip rodo pavadinimas, šio tipo „CCV“ teikia didesnį išėjimo dažnį nei įėjimo dažnis. Bet jis nėra plačiai naudojamas, nes neturi daug dalelių. Daugumai programų reikės mažesnio nei 50Hz dažnio, kuris yra numatytasis dažnis čia, Indijoje. Taip pat „Step-Up CCV“ reikės priverstinio komutavimo, kuris padidins grandinės sudėtingumą.

„Step-Down Cycloconverter“: „ Down-Down CCV“, kaip jau galėjote gerai atspėti.. tiesiog pateikia išėjimo dažnį, kuris yra mažesnis nei įvesties dažnis. Jie dažniausiai naudojami ir dirbami naudojant natūralią komutaciją, todėl palyginti lengva pastatyti ir valdyti. „Step-Down CCV“ toliau klasifikuojamas į tris tipus, kaip parodyta žemiau, šiame straipsnyje mes išsamiai išnagrinėsime kiekvieną iš šių tipų.

Pagrindinis ciklokonverterių principas:

Nors yra trys skirtingi ciklokonverterių tipai, jų veikimas yra labai panašus, išskyrus grandinėje esančių galios elektroninių jungiklių skaičių. Pavyzdžiui, vienfazis vienfazis CCV turės tik 6 galios elektroninius jungiklius (SCR), o trijų fazių CCV gali turėti iki 32 jungiklių.

Mažiausias „Cycloconverter“ minimumas parodytas aukščiau. Abiejose apkrovos pusėse jis turės perjungimo grandinę, viena grandinė veiks teigiamo kintamosios srovės šaltinio pusės ciklo metu, o kita grandinė veiks neigiamos pusės ciklo metu. Paprastai perjungimo grandinė bus demonstruojama naudojant SCR kaip galios elektroninį įtaisą, tačiau šiuolaikinėje CCV galite pastebėti, kad SCR pakeičiami IGBT ir kartais net MOSFETS.

Perjungimo grandinėms taip pat reikės valdymo grandinės, nurodančios „Power“ elektroniniam prietaisui, kada reikia atlikti laidą ir kada jį išjungti. Ši valdymo grandinė paprastai yra mikrovaldiklis ir taip pat gali turėti išvesties grįžtamąjį ryšį, kad sudarytų uždaro ciklo sistemą. Vartotojas gali valdyti išėjimo dažnio vertę, koreguodamas valdymo grandinės parametrus. Naudojami pirmiau pateiktoje diagramoje esantys diodai atvaizduoti srovės tekėjimo kryptį. Teigiama perjungimo grandinė visada į srovę nukreipia srovę, o neigiama perjungimo grandinė visada nuleidžia srovę iš apkrovos.

Vienfaziai ir vienfaziai ciklokonverteriai:

Vienfazis - vienfazis CCV naudojamas labai retai, tačiau norint suprasti CCV veikimą, jį pirmiausia reikėtų ištirti, kad galėtume suprasti trijų fazių CCV. Vienfazis - vienfazis CCV turi dvi pilnos bangos lygintuvo grandinės poras, kurių kiekviena susideda iš keturių SCR. Vienas rinkinys dedamas tiesiai, o kitas - priešinga kryptimi, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Visi SCR vartų gnybtai bus prijungti prie valdymo grandinės, kuri nėra parodyta aukščiau esančioje grandinėje. Ši valdymo grandinė bus atsakinga už SCR paleidimą. Norėdami suprasti grandinės veikimą, tarkime, kad jis įvestą kintamosios srovės maitinimo šaltinį turi 50Hz dažnį, o apkrova yra gryna varžinė apkrova, o SCR (α) šaudymo kampas yra 0 °. Kadangi šaudymo kampas yra 0 °, įjungtas SCR veiks kaip diodas į priekį, o išjungtas - kaip diodas priešinga kryptimi. Panagrinėkime toliau pateiktą bangos formą, kad suprastume, kaip dažnis mažinamas naudojant CCV

Maitinimo įtampos dažnio bangos forma žymima Vs, o išėjimo įtampos dažnio bangos forma - Vo. Čia mes bandome paversti maitinimo įtampos dažnį 1/4 ^d jo vertės. Taigi, kad tai padarytume pirmuosius du maitinimo įtampos ciklus, naudosime teigiamą tiltinį lygintuvą, o kitus du kitus ciklus - neigiamą tiltinį lygintuvą. Taigi mes turime keturis teigiamus impulsus teigiamame regione ir keturis neigiamame regione, kaip parodyta išėjimo dažnio bangos formoje Vo. Dabartinė šios grandinės bangos forma bus tokia pati kaip įtampos bangos forma, nes laikoma, kad apkrova yra tik varžinė. Nors bangos formos dydis pasikeis atsižvelgiant į apkrovos atsparumo vertę.

Išėjimo dažnis pavaizduotas naudojant punktyrinę liniją Vo bangos formoje, nes ji keičia poliškumą tik kiekvieniems dviem įvesties bangos ciklams, išvesties dažniui esant 1/4 ^-osios įvesties dažnio dalies, mūsų atveju, kai įėjimo dažnis yra 50Hz, išėjimo dažnis bus (1/4 * 50) apie 12,5 Hz. Šį išėjimo dažnį galima valdyti keičiant valdymo grandinės paleidimo mechanizmą.

Trijų fazių - vieno fazės ciklokonverteriai:

Trijų fazių iki vieno fazės CCV taip pat yra panašus į vienfazį ir vienfazį CCV, tačiau čia įėjimo įtampa yra 3 fazių maitinimas, o išėjimo įtampa yra vienfazis maitinimas su kintamu dažniu. Grandinė taip pat atrodo labai panaši, išskyrus tai, kad mums reikės 6 SCR kiekviename lygintuvo rinkinyje, nes mes turime ištaisyti 3 fazių kintamą įtampą.

Vėlgi, SCR vartų gnybtai bus prijungti prie valdymo grandinės, kad jie suaktyvėtų, ir dar kartą pateikiamos tos pačios prielaidos, kad lengvai suprastumėte darbą. Be to, yra dviejų tipų trijų fazių ir vienfazių CCV tipai. Pirmasis tipas turės pusiau bangos lygintuvą tiek teigiamam, tiek neigiamam tiltui, o antrasis - visos bangos lygintuvą, kaip parodyta aukščiau. Pirmasis tipas nėra naudojamas dažnai dėl prasto efektyvumo. Taip pat esant pilnos bangos tipui, abu tilto lygintuvai gali generuoti įtampą tiek poliškumu, bet teigiamas keitiklis gali tiekti srovę (šaltinį) tik teigiama kryptimi, o neigiamas keitiklis gali išleisti srovę tik neigiama kryptimi. Tai leidžia CCV veikti keturiais kvadrantais. Šie keturi kvadrantai yra (+ V, + i) ir (-V, -i) ištaisymo režimu ir (+ V, -i) ir (-V,-i) inversijos režimu.

Trijų ir trijų fazių ciklokonverteriai:

Trijų ir trijų fazių CCV yra dažniausiai naudojami, nes jie gali tiesiogiai valdyti trijų fazių apkrovas, pavyzdžiui, variklius. Trifazio CCV apkrova paprastai bus trijų fazių žvaigždės sujungta apkrova, kaip variklio apvija. Šie keitikliai priima trifazę kintamą įtampą su fiksuotu dažniu kaip įvestį ir teikia kintamo dažnio trifazę kintamą įtampą.

Yra dviejų tipų trifaziai CCV, vienas turi pusės bangos keitiklį ir kitas su visos bangos keitikliu. Pusinės bangos keitiklio modelis taip pat vadinamas 18 tiristorių ciklokonverteriais arba 3 impulsų ciklokonverteriais. Visos bangos keitiklis vadinamas 6 impulsų ciklokonverteriais arba 36 tiristorių ciklokonverteriais. 3 impulsų ciklokonverteris parodytas paveikslėlyje žemiau

Čia mes turime šešis lygintuvų rinkinius, iš kurių du skiriami kiekvienai fazei. Šios CCV veikimas yra panašus į vienfazį CCV, išskyrus tai, kad lygintuvai gali ištaisyti tik pusę bangos ir tas pats atsitinka visoms trims fazėms

Programos:

Ciklokonverteriai turi didelę pramoninės paskirties rinkinį, nedaugelis iš šių

• Malimo malūnai
• Sunkios skalbimo mašinos
• Minų vyniotuvai
• HVDC elektros linijos
• Orlaivio maitinimas
• SVG (statiniai VAR generatoriai)
• Laivo varomoji sistema