- Kaj je Cycloconverter?
- Zakaj potrebujemo ciklokonverterje?
- Vrste ciklokonverterjev:
- Osnovno načelo za ciklokonverterji:
- Enofazni v enofazni ciklo pretvorniki:
- Trifazni v enofazni ciklo pretvorniki:
- Trifazni do trifazni ciklo pretvorniki:
- Aplikacije:
Napajalnike lahko razdelimo v dve široki kategoriji, eno je izmenično napajanje, drugo pa enosmerno napajanje. Ker vemo, da je mogoče ustvariti samo izmenično napajanje, in ker je bolj varčno, uporabljamo izmenični tok za prenos, zato večina električnih strojev / naprav deluje na izmenični tok. Toda običajna napetost in frekvenca, ki se napajata iz proizvodnih postaj, morda ne bosta dovolj dobri za pogon nekaterih industrijskih strojev. V teh primerih uporabljamo pretvornike in pretvornike za pretvorbo ene oblike napajanja v drugo obliko, na primer v drugačno napetost, trenutno napetost ali frekvenco. Ciklokonveter je en tak pretvornik, ki pretvori izmenično moč v eni frekvenci v izmenično moč nastavljive frekvence. V tem članku bomo izvedeli več o teh ciklo pretvornikih, njihovem delovanju in aplikacijah.
Kaj je Cycloconverter?
Standardna opredelitev za ciklokonverterje iz Wikipedije je sledeča: „ Ciklokonverter (CCV) ali cikloinverter pretvori konstantno napetost in konstantno frekvenco AC valovne oblike v drugo valovno obliko AC nižje frekvence s sintezo izhodne valovne oblike iz segmentov oskrbe z izmeničnim tokom brez vmesnega DC povezava "
Posebna lastnost pretvornikov Cycloconverter je, da v procesu pretvorbe ne uporablja enosmerne povezave, zaradi česar je zelo učinkovit. Pretvorba se izvede z uporabo močnostnih elektronskih stikal, kot so tiristorji, in njihovo logično preklapljanje. Običajno so ti tiristorji ločeni na dve polovici, pozitivno polovico in negativno polovico. Vsaka polovica se bo izvajala tako, da jih bo obračala med vsakim polovičnim ciklom AC oblike, kar bo omogočilo dvosmerni pretok moči. Za zdaj si predstavljamo Cycloconverterje kot črno polje, ki kot vhod sprejme fiksno napetost s fiksno frekvenco in kot spremenljivko določa spremenljivo napetost, kot je prikazano na spodnji sliki.
Medtem ko gremo skozi članek, bomo izvedeli, kaj bi se lahko dogajalo v tej črni škatli.
Zakaj potrebujemo ciklokonverterje?
V redu, zdaj vemo, da ciklokonveterji pretvarjajo izmenično moč fiksne frekvence v izmenično moč spremenljive frekvence. Zakaj pa moramo to storiti? Kakšna je prednost AC napajanja s spremenljivo frekvenco?
Odgovor na to vprašanje je nadzor hitrosti. Ciklokonverterji se pogosto uporabljajo za pogon velikih motorjev, kot so tisti, ki se uporabljajo v valjarnah, krogličnih mlinih, cementih itd. Izhodno frekvenco ciklokonverterjev lahko zmanjšamo na nič, kar nam pomaga pri zagonu zelo velikih motorjev s polno obremenitvijo pri najmanjši hitrosti in nato postopoma povečujte hitrost motorja s povečevanjem izhodne frekvence. Pred izumom ciklokonverterjev je treba te velike motorje popolnoma raztovoriti, nato pa jih po zagonu postopoma naložiti, kar ima za posledico porabo časa in moči.
Vrste ciklokonverterjev:
Na podlagi izhodne frekvence in števila faz v vhodnem izmeničnem viru lahko ciklo pretvornike razvrstimo kot spodaj
1. Povečevalni ciklo pretvorniki
2. Ciklokonverterji Ste-Down
- Enofazni v enofazni ciklo pretvornik
- Trifazni v enofazni ciklo pretvornik
- Trifazni v trifazni ciklo pretvornik
Step-Up Cycloconverters: Step-Up CCV, kot že ime pove, ta vrsta CCV zagotavlja izhodno frekvenco večjo od vhodne frekvence. Vendar se ne uporablja široko, saj nima velike količine delcev. Za večino aplikacij bo potrebna frekvenca, manjša od 50 Hz, kar je privzeta frekvenca tukaj v Indiji. Tudi Step-Up CCV bo zahteval prisilno komutacijo, kar poveča zapletenost vezja.
Step-Down Cycloconverters: Step-Down CCV, kot ste morda že dobro uganili.. samo zagotavlja izhodno frekvenco, ki je manjša od vhodne frekvence. Te se najpogosteje uporabljajo in delujejo s pomočjo naravne komutacije, zato je razmeroma enostavno zgraditi in upravljati. CCV Step-Down je nadalje razvrščen v tri vrste, kot je prikazano spodaj, v tem članku bomo podrobno preučili vsako od teh vrst.
Osnovno načelo za ciklokonverterji:
Čeprav obstajajo tri različne vrste ciklo pretvornikov, so njihovi deli zelo podobni, razen števila močnostnih elektronskih stikal, ki so prisotna v vezju. Na primer enofazni do enofazni CCV bo imel samo 6 močnostnih elektronskih stikal (SCR), medtem ko bo trifazni CCV lahko imel do 32 stikal.
Najnižji minimum za Cycloconverter je prikazan zgoraj. Na obeh straneh obremenitve bo imel preklopno vezje, eno vezje bo delovalo med pozitivnim polovičnim ciklom vira izmeničnega toka, drugo vezje pa med negativnim polovičnim ciklom. Običajno se preklopno vezje dokaže z uporabo SCR kot napajalne elektronske naprave, v sodobnem CCV pa lahko ugotovite, da SCR zamenjajo IGBT-ji in včasih celo MOSFET-i.
Preklopna vezja bodo potrebovala tudi krmilno vezje, ki bo navodilo Power elektronske naprave, kdaj naj deluje in kdaj izklopi. To krmilno vezje je običajno mikrokrmilnik in ima lahko tudi povratno informacijo iz izhoda, da tvori sistem z zaprto zanko. Uporabnik lahko nadzoruje vrednost izhodne frekvence s prilagajanjem parametrov v krmilnem vezju. Uporabljajo se diode v zgornjem diagramu da predstavlja smer toka toka. Pozitivno stikalno vezje vedno napaja tok v obremenitvi, negativno stikalno vezje pa vedno toni iz bremena.
Enofazni v enofazni ciklo pretvorniki:
Enofazni do enofazni CCV se zelo redko uporablja, toda za razumevanje delovanja CCV ga je treba najprej preučiti, da bomo lahko razumeli trifazni CCV. Enofazni do enofazni CCV ima dva para polnovalnega usmerniškega vezja, od katerih je vsak sestavljen iz štirih SCR. En komplet je postavljen naravnost, drugi pa v vzporedni smeri, kot je prikazano na spodnji sliki.
Vsi terminali vrat SCR bodo priključeni na krmilno vezje, ki ni prikazano v zgornjem vezju. To krmilno vezje bo odgovorno za sprožitev SCR-jev. Da bi razumeli delovanje vezja, predpostavimo, da je vhodna izmenična napetost frekvence 50 Hz, obremenitev pa zgolj uporovna obremenitev in kot streljanja SCR (α) 0 °. Ker je kot streljanja 0 °, bo SCR ob vklopu deloval kot dioda v smeri naprej, ko pa bo izklopljen, pa kot dioda v obratni smeri. Analizirajmo spodnjo valovno obliko, da bomo razumeli, kako se frekvenca zniža s pomočjo CCV
Valovna oblika frekvence napajalne napetosti je označena z Vs, valovna oblika frekvence izhodne napetosti pa Vo. Tu se trudimo spremeniti frekvenco napajalne napetosti do 1/4 th svoje vrednosti. Torej bomo za prva dva cikla napajalne napetosti uporabili pozitivni mostični usmernik, za naslednja dva cikla pa negativni mostični usmernik. Tako imamo štiri pozitivne impulze v pozitivnem območju in nato štiri v negativnem območju, kot je prikazano v izhodni frekvenčni valovni obliki Vo. Trenutna valovna oblika za to vezje bo enaka napetostni valovni obliki, saj se domneva, da je obremenitev popolnoma uporna. Čeprav se bo velikost valovne oblike spremenila glede na vrednost upora upora.
Izhodna frekvenca je predstavljena s črtkano črto na valovni obliki Vo, saj spreminja polarnost samo za vsaka dva cikla vhodne valovne oblike izhodno frekvenco z 1/4 th vhodne frekvence, v našem primeru za vhodno frekvenco 50 Hz izhodna frekvenca bo (1/4 * 50) približno 12,5 Hz. To izhodno frekvenco lahko nadzirate s spreminjanjem sprožilnega mehanizma v krmilnem krogu.
Trifazni v enofazni ciklo pretvorniki:
Trifazni do enofazni CCV je prav tako podoben enofaznemu do enofaznemu CCV, vendar je tu vhodna napetost trifazna napajalna napetost, izhodna napetost pa enofazna napajalna napetost s spremenljivo frekvenco. Tudi vezje je videti zelo podobno, le da bomo v vsakem kompletu usmernika potrebovali 6 SCR, saj moramo popraviti 3-fazno izmenično napetost.
Spet bodo terminali vrat SCR priključeni na krmilno vezje za njihovo sprožitev in spet bodo narejene enake predpostavke za lažje razumevanje dela. Obstajata tudi dve vrsti trifaznih do enofaznih CCV-jev, prvi tip bo imel polvalni usmernik za pozitivni in negativni most, drugi tip pa bo imel polnovalni usmernik, kot je prikazano zgoraj. Prva vrsta se zaradi slabe učinkovitosti ne uporablja pogosto. Tudi pri polnovalnem tipu lahko oba mostna usmernika ustvarjata napetosti v obeh polaritetah, vendar lahko pozitivni pretvornik napaja tok (vir) samo v pozitivni smeri, negativni pretvornik pa lahko tok odvaja samo v negativni smeri. To CCV omogoča delovanje v štirih kvadrantih. Ti štirje kvadranti so (+ V, + i) in (-V, -i) v načinu rektifikacije ter (+ V, -i) in (-V,-i) v načinu inverzije.
Trifazni do trifazni ciklo pretvorniki:
Trifazni do trifazni CCV so najpogosteje uporabljeni, saj lahko neposredno vozijo trifazne obremenitve, kot so motorji. Obremenitev za trifazni CCV je običajno obremenitev s trifazno zvezdo, kot je navitje statorja motorja. Ti pretvorniki kot vhod sprejmejo trifazno izmenično napetost s fiksno frekvenco in zagotavljajo trifazno izmenično napetost s spremenljivo frekvenco.
Obstajata dve vrsti trifaznega CCV, tisti s pol valovnim pretvornikom in drugi s polnovalnim pretvornikom. Model polvalovnega pretvornika se imenuje tudi 18-tiristorski ciklokonverter ali 3-impulzni ciklokonverter. Polnovalovni pretvornik se imenuje 6-impulzni ciklokonverter ali 36-tiristorski ciklokonverter. Na spodnji sliki je prikazan 3-impulzni Cycloconverter
Tu imamo šest sklopov usmernikov, od katerih sta dva dodeljena za vsako fazo. Delovanje tega CCV je podobno kot pri enofaznem CCV, le da lahko tu usmerniki usmerijo le polovico vala in enako se zgodi v vseh treh fazah
Aplikacije:
Ciklokonverterji imajo velik nabor industrijskih aplikacij, v nadaljevanju je nekaj
- Mlini za mletje
- Težki pralni stroji
- Mine Winders
- Daljnovodi HVDC
- Napajanje letal
- SVG (statični VAR generatorji)
- Ladijski pogonski sistem