Įvadas į skirtingus keitiklių tipus

Kintamosios srovės (AC) maitinimas naudojamas beveik visoms gyvenamosioms, komercinėms ir pramoninėms reikmėms. Tačiau didžiausia AC problema yra ta, kad jos negalima laikyti ateityje. Taigi kintamosios srovės paverčiama nuolatine ir tada nuolatinė srovė kaupiama baterijose ir ultrakondensatoriuose. Ir dabar, kai reikia kintamosios srovės, nuolatinė kintamoji srovė vėl paverčiama kintamosios srovės prietaisais. Taigi prietaisas, kuris nuolatinę srovę paverčia kintamąja srove, vadinamas keitikliu. Inverteris naudojamas nuolatinei srovei konvertuoti į kintamą kintamąją. Šis pokytis gali būti įtampos dydis, fazių skaičius, dažnis arba fazių skirtumas.

Inverterio klasifikacija

Inverterį galima suskirstyti į daugelį tipų, atsižvelgiant į išvestį, šaltinį, apkrovos tipą ir kt. Toliau pateikiama išsami keitiklio grandinių klasifikacija:

(I) Pagal išvesties charakteristiką

1. Kvadratinių bangų keitiklis
2. Sinusinės bangos keitiklis
3. Modifikuotas sinusinės bangos keitiklis

(II) Pagal keitiklio šaltinį

1. Srovės šaltinio keitiklis
2. Įtampos šaltinio keitiklis

(III) Pagal krovinio tipą

1. Vienfazis keitiklis
   1. Pusės tilto keitiklis
   2. Viso tilto keitiklis
2. Trifazis keitiklis
   1. 180 laipsnių režimas
   2. 120 laipsnių režimas

(IV) Pagal skirtingą PWM techniką

1. Paprasta pulso pločio moduliacija (SPWM)
2. Kelių impulsų pločio moduliacija (MPWM)
3. Sinusoidinio impulso pločio moduliacija (SPWM)
4. Modifikuota sinusinio impulso pločio moduliacija (MSPWM)

(V) Pagal išvesties lygio skaičių

1. Įprastas dviejų lygių keitiklis
2. Daugiapakopis keitiklis

Dabar aptarsime juos visus po vieną. Čia galite patikrinti 12v DC - 220v kintamosios srovės keitiklio schemos pavyzdį.

(I) Pagal išvesties charakteristiką

Pagal keitiklio išvesties charakteristikas gali būti trys skirtingi keitiklių tipai.

• Kvadratinių bangų keitiklis
• Sinusinės bangos keitiklis
• Modifikuotas sinusinės bangos keitiklis

1) Kvadratinių bangų keitiklis

Šio keitiklio įtampos išėjimo bangos forma yra kvadratinė banga. Šis keitiklio tipas yra mažiausiai naudojamas tarp visų kitų tipų keitiklių, nes visi prietaisai skirti sinusinių bangų tiekimui. Jei kvadratinę bangą tiekiame sinusinės bangos prietaisui, ji gali sugesti arba nuostoliai yra labai dideli. Šio keitiklio kaina yra labai maža, tačiau taikymas yra labai retas. Jis gali būti naudojamas paprastuose įrankiuose su universaliu varikliu.

2) Sinusinė banga

Įtampos išėjimo bangos forma yra sinusinė banga, ir ji suteikia mums labai panašią galią į komunalinio maitinimo šaltinį. Tai yra pagrindinis šio keitiklio privalumas, nes visi mūsų naudojami prietaisai yra skirti sinusinei bangai. Taigi, tai puiki išeitis ir garantuoja, kad įranga veiks tinkamai. Šio tipo keitikliai yra brangesni, tačiau plačiai naudojami gyvenamosiose ir komercinėse patalpose.

3) Modifikuota sinusinė banga

Šio tipo keitiklio konstrukcija yra sudėtinga nei paprastas kvadratinių bangų keitiklis, bet lengviau palyginti su grynojo sinusinės bangos keitikliu. Šio keitiklio išvestis nėra nei gryna sinusinė, nei kvadratinė banga. Tokio keitiklio išvestis yra keletas kvadratinių bangų. Išėjimo bangos forma nėra tiksliai sinusinė, tačiau ji panaši į sinusinės bangos formą.

(II) Pagal keitiklio šaltinį

• Įtampos šaltinio keitiklis
• Srovės šaltinio keitiklis

1) srovės šaltinio keitiklis

CSI įvestis yra dabartinis šaltinis. Šis inverterių tipas naudojamas vidutinės įtampos pramonėje, kur aukštos kokybės srovės bangos formos yra privalomos. Tačiau CSI nėra populiarūs.

2) Įtampos šaltinio keitiklis

VSI įvestis yra įtampos šaltinis. Šis inverterio tipas naudojamas visose programose, nes jis yra efektyvesnis, turi didesnį patikimumą ir greitesnį dinaminį atsaką. VSI gali valdyti variklius be reitingų.

(III) Pagal krovinio tipą

• Vienfazis keitiklis
• Trifazis keitiklis

1) vienfazis keitiklis

Paprastai gyvenamajai ir komercinei apkrovai naudojama vienfazė energija. Šiam taikymui naudojamas vienfazis keitiklis. Vienfazis keitiklis yra dar padalintas į dvi dalis;

• Vienfazis pusės tiltelio keitiklis
• Vienfazis viso tilto keitiklis

A) Vienfazis pusės tilto keitiklis

Šio tipo keitiklį sudaro du tiristoriai ir du diodai, o jungtis parodyta paveikslėlyje žemiau.

Šiuo atveju bendra nuolatinė įtampa yra Vs ir padalinta į dvi lygias dalis Vs / 2. Vieno ciklo laikas yra T sek.

Pusę 0 ciklo

T / 2 antrosios pusės ciklui

Vo = Vs / 2

Atlikdami šią operaciją, galime gauti kintamą įtampos bangos formą su 1 / T Hz dažniu ir Vs / 2 smailės amplitude. Išėjimo bangos forma yra kvadratinė banga. Jis praeis per filtrą ir pašalins nepageidaujamas harmonikas, kurios mums suteikia gryną sinusinės bangos formą. Bangos formos dažnį galima valdyti tiristoriaus įjungimo (tonų) ir išjungimo (išjungimo) laikais.

Išėjimo įtampos dydis yra pusė maitinimo įtampos ir šaltinio panaudojimo laikotarpiu yra 50%. Tai yra pusės tilto keitiklio trūkumas, o jo sprendimas yra pilno tilto keitiklis.

B) Vienfazis viso tilto keitiklis

Šio tipo keitikliuose naudojami keturi tiristoriai ir keturi diodai. Vienfazio pilno tilto grandinės schema parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje.

Vienu metu du tiristoriai T1 ir T2 pirmąjį pusmetį atlieka 0 <t <T / 2. Per šį laikotarpį apkrovos įtampa yra Vs, kuri yra panaši į nuolatinės srovės maitinimo įtampą.

Antrosios pusės ciklo T / 2 <t <T metu laidūs du tiristoriai T3 ir T4. Apkrovos įtampa šiuo laikotarpiu yra -Vs.

Čia mes galime gauti kintamosios srovės išėjimo įtampą, kaip ir nuolatinės srovės maitinimo įtampa, o šaltinio panaudojimo koeficientas yra 100%. Išėjimo įtampos bangos forma yra kvadratinė, o filtrai naudojami ją paverčiant sinusine banga.

Jei visi tiristoriai dirbs tuo pačiu metu arba poroje (T1 ir T3) arba (T2 ir T4), šaltinis bus trumpai sujungtas. Diodai grandinėje yra prijungti kaip grįžtamojo ryšio diodai, nes jie naudojami energijos grįžtamajam ryšiui į nuolatinės srovės šaltinį.

Jei palyginsime pilno tilto keitiklį su pusės tilto keitikliu, tam tikros nuolatinės srovės maitinimo įtampos apkrovai išėjimo įtampa yra du kartus, o išėjimo galia yra keturis kartus.

2) Trifazis tilto keitiklis

Pramoninės apkrovos atveju naudojamas trifazis kintamosios srovės maitinimas ir tam turime naudoti trifazį keitiklį. Šio tipo keitikliuose naudojami šeši tiristoriai ir šeši diodai, kurie yra sujungti taip, kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje.

Jis gali veikti dviem režimais pagal vartų impulsų laipsnį.

• 180 laipsnių režimas
• 120 laipsnių režimas

A) 180 laipsnių režimas

Šiuo veikimo režimu tiristoriaus laidumo laikas yra 180 laipsnių. Bet kuriuo laikotarpio metu trys tiristoriai (po vieną tiristorių iš kiekvienos fazės) yra laidumo režime. Fazės įtampos forma yra trijų pakopų bangos formos, o linijos įtampos forma yra beveik kvadratinė banga, kaip parodyta paveikslėlyje.

Vab = Va0 - Vb0 Vbc = Vb0 - Vc0 Vca = Vc0 - Va0

A etapas	T1	T4	T1	T4
B fazė	T6	T3	T6	T3	T6
C fazė	T5	T2	T5	T2	T5
Laipsnis	60	120	180	240	300	360	60	120	180	240	300	360
Tiristorius laidus	1 5 6	6 1 2	1 2 3	2 3 4	3 4 5	4 5 6	1 5 6	6 1 2	1 2 3	2 3 4	3 4 5	4 5 6

Atliekant šią operaciją, laiko tarpas tarp išeinančio tiristoriaus komutacijos ir gaunamo tiristoriaus laidumo yra lygus nuliui. Taigi vienu metu įeinantis ir išeinantis tiristoriai yra laidūs. Tai sukelia trumpąjį šaltinio jungimą. Siekiant išvengti šio sunkumo, naudojamas 120 laipsnių veikimo režimas.

B) 120 laipsnių režimas

Atliekant šią operaciją, vienu metu atlieka tik du tiristoriai. Viena iš tiristoriaus fazių nėra prijungta nei prie teigiamo, nei prie neigiamo gnybto. Kiekvieno tiristoriaus laidumo laikas yra 120 laipsnių. Linijos įtampos forma yra trijų pakopų bangos forma, o fazės įtampos forma yra beveik kvadratinė.

A etapas	T1		T4		T1		T4
B fazė	T6		T3		T6		T3		T6
C fazė		T2		T5		T2		T5
laipsnį	60	120	180	240	300	360	60	120	180	240	300	360
Tiristorius laidus	1 6	2 1	3 2	3 4	4 5	6 5	1 6	2 1	3 2	3 4	4 5	5 6

Tiristoriaus linijos įtampos, fazės įtampos ir vartų impulso bangos forma parodyta aukščiau pateiktame paveikslėlyje.

Bet kuriuose maitinimo elektroniniuose jungikliuose yra dviejų tipų nuostoliai; laidumo praradimas ir perjungimo nuostolis. Laidumo praradimas reiškia jungiklio ON būsenos praradimą , o jungimo nuostolis reiškia OFF būsenos praradimą jungiklyje. Paprastai laidumo nuostoliai yra didesni nei perjungimo nuostoliai daugumoje operacijų.

Jei vertinsime 180 laipsnių režimą vienai 60 laipsnių operacijai, trys jungikliai yra atidaryti ir trys yra uždaryti. Reiškia, kad bendras nuostolis yra lygus trims laidumo nuostoliams plius trims perjungimo nuostoliams.

Bendras nuostolis 180 laipsnių = 3 (laidumo nuostolis) + 3 (perjungimo nuostolis)

Jei svarstysime 120 laipsnių režimą vienai 60 laipsnių operacijai, du jungikliai yra atidaryti, o likę keturi jungikliai uždaryti. Reiškia, kad bendras nuostolis yra lygus dviem laidumo nuostoliams ir keturiems perjungimo nuostoliams.

Bendras nuostolis 120 laipsnių = 2 (laidumo nuostolis) + 4 (perjungimo nuostolis)

(IV) Klasifikacija pagal kontrolės techniką

• Vieno impulso pločio moduliacija (viena PWM)
• Kelių impulsų pločio moduliacija (MPWM)
• Sinusoidinio impulso pločio moduliacija (SPWM)
• Modifikuota sinusoidinio impulso pločio moduliacija (MSPWM)

Inverterio išvestis yra kvadratinės bangos signalas ir šis signalas nenaudojamas apkrovai. Impulsų pločio moduliacijos (PWM) technika naudojama kintamosios srovės išėjimo įtampai valdyti. Šis valdymas gaunamas valdant jungiklių įjungimo ir išjungimo periodus. PWM technikoje naudojami du signalai; vienas yra atskaitos signalas, o antrasis - trikampis nešlio signalas. Jungiklių vartų impulsas generuojamas lyginant šiuos du signalus. Yra įvairių tipų PWM metodų.

1) Vieno impulso pločio moduliacija (viena PWM)

Kiekvienam pusės ciklo laikui šiuo valdymo metodu yra vienintelis impulsas. Etaloninis signalas yra kvadratinės bangos signalas, o nešlio - trikampio bangos signalas. Jungiklių vartų impulsas generuojamas lyginant etaloninį signalą ir nešiklio signalą. Išėjimo įtampos dažnį kontroliuoja etaloninio signalo dažnis. Etaloninio signalo amplitudė yra Ar, o nešlio signalo amplitudė yra Ac, tada moduliacijos indeksą galima apibrėžti kaip Ar / Ac. Pagrindinis šios technikos trūkumas yra didelis harmoninis turinys.

2) kelių impulsų pločio moduliacija (MPWM)

Vieno impulso pločio moduliacijos technikos trūkumas yra išspręstas keliais PWM. Šioje technikoje vietoj vieno impulso kiekviename išėjimo įtampos cikle naudojami keli impulsai. Vartai generuojami lyginant etaloninį signalą ir nešlio signalą. Išėjimo dažnis valdomas valdant nešlio signalo dažnį. Moduliacijos indeksas naudojamas valdyti išėjimo įtampą.

Impulsų skaičius per pusę ciklo = fc / (2 * f0)

Kur fc = nešlio signalo dažnis

f0 = išėjimo signalo dažnis

3) Sinusoidinio impulso pločio moduliacija (SPWM)

Ši valdymo technika yra plačiai naudojama pramonėje. Abiejuose metoduose etaloninis signalas yra kvadratinės bangos signalas. Tačiau taikant šį metodą atskaitos signalas yra sinusinės bangos signalas. Jungiklių vartų impulsas generuojamas lyginant sinusinės bangos atskaitos signalą su trikampe nešiklio banga. Kiekvieno impulso plotis kinta priklausomai nuo sinusinės bangos amplitudės. Išėjimo bangos formos dažnis sutampa su etaloninio signalo dažniu. Išėjimo įtampa yra sinusinė banga, o RMS įtampa gali būti valdoma moduliacijos indeksu. Bangos formos yra tokios, kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje.

4) modifikuota sinusoidinio impulso pločio moduliacija (MSPWM)

Dėl sinusinės bangos charakteristikos, impulso pločio negalima keisti keičiant moduliacijos indeksą SPWM technikoje. Dėl šios priežasties įdiegta MSPWN technika. Taikant šią techniką, nešlio signalas įjungiamas per pirmąjį ir paskutinį kiekvieno pusės ciklo 60 laipsnių intervalą. Tokiu būdu pagerėja jo harmoninė charakteristika. Pagrindinis šios technikos privalumas yra padidėjęs pagrindinis komponentas, sumažintas perjungimo galios įtaisų skaičius ir sumažėję perjungimo nuostoliai. Bangos forma yra tokia, kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje.

(V) Pagal išvesties lygių skaičių

• Įprastas dviejų lygių keitiklis
• Daugiapakopis keitiklis

1) įprastas dviejų lygių keitiklis

Šie keitikliai turi tik išėjimo įtampos lygius, kurie yra teigiama didžiausia įtampa ir neigiama didžiausia įtampa. Kartais nulinės įtampos lygis taip pat žinomas kaip dviejų lygių keitiklis.

2) Daugiapakopiai keitikliai

Šie keitikliai gali turėti kelis įtampos lygius išėjime. Daugiapakopis keitiklis yra padalintas į keturias dalis.

- Skraidantis kondensatoriaus keitiklis

- Diodu prispaustas keitiklis

- Hibridinis keitiklis

- „Cascade H“ tipo keitiklis

Kiekvienas keitiklis turi savo eksploatavimo dizainą. Čia mes trumpai paaiškinome šį keitiklį, kad gautume pagrindinių idėjų apie juos.