Циклоконвертери - врсте, рад и примена

Напајања се могу класификовати у две широке категорије, једна је наизменична, а друга једносмерна. Као што знамо може се генерисати само наизменична струја, а с обзиром на то да је економичније, користимо наизменичну струју за пренос и тако већина електричних машина / уређаја ради на наизменичну струју. Али стандардни напон и фреквенција који се испоручују из производних станица можда нису довољно добри за погон одређених индустријских машина. У тим случајевима користимо претвараче и претвараче за претварање једног облика напајања у други облик, као што је другачији напон, струја или фреквенција. Циклоконветер је један такав претварач који претвара АЦ снагу у једној фреквенцији у АЦ снагу подесиве фреквенције. У овом чланку ћемо сазнати више о овим циклоконвертерима, њиховом раду и апликацијама.

Шта је Цицлоцонвертер?

Стандардна дефиниција за циклоконвертере са Википедије гласи како следи: „ Циклоконвертер (ЦЦВ) или циклоинвертер претвара константни напон, таласни облик константне фреквенције у други таласни облик наизменичне струје ниже фреквенције синтетишући излазни таласни облик из сегмената напајања наизменичном струјом без интермедијара ДЦ линк ”

Једно посебно својство циклоконвертора је да не користи једносмерну везу у процесу конверзије што га чини високо ефикасним. Конверзија се врши помоћу моћних електронских прекидача попут тиристора и пребацивањем на логичан начин. Обично ће ови тиристори бити одвојени на две половине, позитивну и негативну половину. Свака половина ће бити изведена окретањем током сваког полукруга АЦ облика, омогућавајући двосмерни проток снаге. За сада замислите Цицлоцонвертере као црну кутију која узима улазни напон фиксне фреквенције фиксног напона и даје променљиву фреквенцију, променљиви напон као излаз, као што је приказано на доњој илустрацији.

Док пролазимо кроз чланак, сазнаћемо шта би се могло догађати унутар ове црне кутије.

Зашто су нам потребни циклоконвертери?

У реду, сада знамо да циклоконветери претварају наизменичну снагу фиксне фреквенције у наизменичну снагу променљиве фреквенције. Али зашто то треба да радимо? Која је предност напајања наизменичном струјом са променљивом фреквенцијом?

Одговор на ово питање је Контрола брзине. Циклоконвертери се широко користе за погон великих мотора попут оног који се користи у ваљаоницама, кугличним млиновима, цементним прерађивачима итд. Излазна фреквенција циклоконвертера може се свести на нулу, што нам помаже да покренемо врло велике моторе са пуним оптерећењем при минималној брзини, а затим постепено повећавати брзину мотора повећањем излазне фреквенције. Пре проналаска циклоконвертора, ови велики мотори морају се потпуно истоварити, а затим након покретања мотора морају се постепено учитавати што резултира потрошњом времена и човекове снаге.

Врсте циклоконветера:

На основу излазне фреквенције и броја фаза у улазном извору наизменичне струје, циклоконвертери се могу класификовати као доле

1. Појачани циклоконвертери

2. Сте-Довн циклоконвертери

1. Једнофазни у једнофазни циклоконвертор
2. Трофазни у једнофазни циклоконвертор
3. Трофазни у трофазни циклоконвертор

Степ-Уп Цицлоцонвертерс: Степ-Уп ЦЦВ, као што назив сугерише да овај тип ЦЦВ пружа излазну фреквенцију већу од оне улазне фреквенције. Али се не користи широко, јер нема велику примену честица. За већину апликација потребна је фреквенција мања од 50 Хз, што је подразумевана фреквенција овде у Индији. Такође ће Степ-Уп ЦЦВ захтевати присилну комутацију која повећава сложеност кола.

Степ-Довн циклоконвертери: Степ-Довн ЦЦВ, као што сте већ могли добро претпоставити.. само пружа излазну фреквенцију која је мања од улазне фреквенције. Они се најчешће користе и раде уз помоћ природне комутације, па је стога релативно лако направити и руковати. Поступни ЦЦВ је даље класификован у три врсте, као што је приказано у наставку, у овом чланку ћемо детаљно размотрити сваку од ових врста.

Основни принцип иза циклоконвертора:

Иако постоје три различите врсте циклоконвертора, њихов рад је врло сличан, осим броја енергетских прекидача присутних у колу. На пример, једнофазни ЦЦВ ће имати само 6 електронских прекидача (СЦР), док трофазни ЦЦВ може имати до 32 прекидача.

Минимални минимум за циклоконвертор је приказан горе. Имаће комутациони круг са обе стране оптерећења, један круг ће функционисати током позитивног полуциклуса извора напајања наизменичном струјом, а други круг током негативног полуциклуса. Обично ће се склопни круг демонстрирати помоћу СЦР-а као електронског уређаја за напајање, али у модерном ЦЦВ-у можете пронаћи да СЦР замењују ИГБТ-ови, а понекад чак и МОСФЕТ-ови.

Преклопним круговима ће бити потребан и управљачки круг који даје инструкције Повер електроничком уређају када да спроводи и када да се искључи. Ово контролно коло обично ће бити микроконтролер и такође може имати повратну информацију са излаза да би формирало систем затворене петље. Корисник може контролисати вредност излазне фреквенције подешавањем параметара у управљачком кругу. Користе се диоде у горњем дијаграму да представља правац тока струје. Позитивни склопни круг увек доводи струју у терет, а негативни склопни круг увек спушта струју из оптерећења.

Једнофазни у једнофазни циклоконвертери:

Једнофазни до једнофазни ЦЦВ се врло ретко користи, али да би се разумео рад ЦЦВ, прво га треба проучити како бисмо могли да разумемо трофазни ЦЦВ. Једнофазни до једнофазни ЦЦВ има два пара исправљачког круга пуног таласа, од којих се сваки састоји од четири СЦР. Један сет је постављен равно, док је други постављен у паралелном смеру, као што је приказано на доњој слици.

Сви терминали капије СЦР-а биће повезани на управљачки круг који није приказан у горњем колу. Овај управљачки круг ће бити одговоран за покретање СЦР-а. Да бисмо разумели рад кола, претпоставимо да је улазно напајање наизменичном струјом фреквенције 50Хз, а оптерећење чисто отпорно оптерећење и угао паљења СЦР (α) 0 °. Будући да је угао пуцања 0 °, СЦР када се укључи делује као диода у правцу напред, а када се искључи искључиваће се као диода у обрнутом смеру. Анализирајмо доњи облик таласа да бисмо разумели како се фреквенција смањује помоћу ЦЦВ

Таласни облик фреквенције напона напајања означен је са Вс, а таласни облик фреквенције излазног напона Во. Овде покушавамо да га претвори у фреквенцију напону до 1/4 ^ог његове вредности. Дакле, за прва два циклуса напона напајања користићемо позитивни мостни исправљач, а за следећа два циклуса негативни мостни исправљач. Тако имамо четири позитивна импулса у позитивном, а затим четири у негативном региону, као што је приказано у таласном облику излазне фреквенције Во. Таласни облик струје за ово коло биће исти као и таласни облик напона, јер се претпоставља да је оптерећење искључиво отпорно. Иако ће се величина таласног облика променити на основу вредности отпора оптерећења.

Излазна фреквенција је представљена тачкастом линијом на таласном облику Во, јер она мења поларитет само за свака два циклуса улазног таласног облика излазну фреквенцију са 1/4 ^тх улазне фреквенције, у нашем случају за улазну фреквенцију 50Хз излазна фреквенција ће бити (1/4 * 50) око 12,5Хз. Овом излазном фреквенцијом може се управљати променом механизма за покретање у управљачком кругу.

Трифазни у једнофазни циклоконвертери:

Трофазни једнофазни ЦЦВ је такође сличан једнофазном једнофазном ЦЦВ, али овде је улазни напон трофазно напајање, а излазни напон једнофазно напајање променљиве фреквенције. Коло такође изгледа врло слично, осим што ће нам требати 6 СЦР у сваком сету исправљача, јер морамо исправити трофазни наизменични напон.

Поновно ће терминали СЦР-а бити повезани на управљачки круг за њихово активирање и поново се праве исте претпоставке да би се лако разумело рад. Такође постоје две врсте трофазних до једнофазних ЦЦВ-ова, први тип ће имати полуталасни исправљач и за позитивни и за негативни мост, а други тип ће имати таласни исправљач као што је горе приказано. Прва врста се не користи често због своје лоше ефикасности. Такође у пуном таласу оба мостовна исправљача могу генерирати напоне у оба поларитета, али позитивни претварач може напајати струју (извор) само у позитивном смеру, а негативни претварач може одводити струју само у негативном смеру. То омогућава ЦЦВ-у да ради у четири квадранта. Ова четири квадранта су (+ В, + и) и (-В, -и) у режиму исправљања и (+ В, -и) и (-В,-и) у режиму инверзије.

Трифазни до трофазни циклоконвертери:

Трофазни до трофазни ЦЦВ су најчешће коришћени, јер могу директно возити трофазна оптерећења попут мотора. Оптерећење за трофазни ЦЦВ обично ће бити трофазно звездасто повезано оптерећење попут намотаја статора мотора. Ови претварачи узимају трофазни наизменични напон са фиксном фреквенцијом као улаз и обезбеђују трофазни наизменични напон са променљивом фреквенцијом.

Постоје две врсте трофазних ЦЦВ, онај који има полуталасни претварач и други са пуним таласним претварачем. Модел полуталасног претварача назива се и 18-тиристорски циклоконвертери или 3-импулсни циклоконвертери. Претварач пуних таласа назива се 6-импулсни циклоконвертери или 36-тиристорски циклоконвертери. 3-импулсни циклоконвертор приказан је на доњој слици

Овде имамо шест комплета исправљача од којих су два додељена за сваку фазу. Рад овог ЦЦВ-а је сличан једнофазном ЦЦВ-у, осим што овде исправљачи могу исправити само половину таласа, а исто се догађа у све три фазе

Апликације:

Циклоконвертери имају велики скуп индустријских примена, а следе неколико

• Брушење млинова
• Тешке машине за прање веша
• Мине Виндерс
• ХВДЦ далеководи
• Авионско напајање
• СВГ (статички ВАР генератори)
• Бродски погонски систем