Упознавање са различитим врстама претварача

Наизменичне струје (ац) напајање се користи за скоро све стамбене, комерцијалне и индустријске потребе. Али највећи проблем код АЦ је тај што се не може чувати за будућу употребу. Дакле, наизменична струја се претвара у једносмерну, а затим се једносмерна струја складишти у батерије и ултра-кондензаторе. И сада кад год је потребан АЦ, ДЦ се поново претвара у АЦ за покретање уређаја заснованих на АЦ. Тако се уређај који претвара једносмерну струју у наизменичну назива Инвертер. Претварач се користи за претварање једносмерне струје у променљиву наизменичну струју. Ова варијација може бити у величини напона, броју фаза, фреквенцији или фазној разлици.

Класификација претварача

Претварач се може класификовати у многе типове на основу излаза, извора, врсте оптерећења итд. Испод је комплетна класификација кругова претварача:

(И) Према излазној карактеристици

1. Претварач квадратних таласа
2. Претварач синусног таласа
3. Модификовани претварач синусног таласа

(ИИ) Према извору инвертера

1. Претварач тренутног извора
2. Претварач извора напона

(ИИИ) Према врсти терета

1. Једнофазни претварач
   1. Инвертер са пола моста
   2. Фулл Бридге Инвертер
2. Трофазни претварач
   1. Режим од 180 степени
   2. Режим од 120 степени

(ИВ) Према различитим ПВМ техникама

1. Једноставна модулација ширине импулса (СПВМ)
2. Вишеструка импулсна ширина модулације (МПВМ)
3. Синусоидна модулација ширине импулса (СПВМ)
4. Модификована синусна модулација ширине импулса (МСПВМ)

(В) Према броју излазних нивоа

1. Редовни двостепени претварач
2. Вишеразински претварач

Сада ћемо разговарати о свима њима један по један. Узорак дизајна круга претварача наизменичне струје од 12 до ДЦ од 220 в можете погледати овде.

(И) Према излазној карактеристици

Према излазној карактеристици претварача, могу постојати три различите врсте претварача.

• Претварач квадратних таласа
• Претварач синусног таласа
• Модификовани претварач синусног таласа

1) Претварач квадратног таласа

Излазни таласни облик напона за овај претварач је квадратни талас. Ова врста претварача најмање се користи међу свим осталим врстама претварача јер су сви уређаји дизајнирани за напајање синусним таласима. Ако напајамо апарат заснован на квадратни талас, он се може оштетити или су губици врло високи. Трошкови овог претварача су врло ниски, али примена је врло ретка. Може се користити у једноставним алатима са универзалним мотором.

2) Синусни талас

Излазни таласни облик напона је синусни талас и даје нам врло сличан излаз као напајање комуналне мреже. То је главна предност овог претварача јер су сви уређаји које користимо дизајнирани за синусни талас. Дакле, ово је савршен резултат и даје гаранцију да ће опрема радити исправно. Ова врста претварача је скупља, али се широко користи у стамбеним и комерцијалним применама.

3) Модификовани синусни талас

Конструкција ове врсте претварача сложена је од једноставног претварача квадратног вала, али је лакша у поређењу са претварачем чистог синусног таласа. Излаз овог претварача није ни чисти синусни талас ни квадратни талас. Излаз таквог претварача је неки од два квадратна таласа. Излазни таласни облик није баш синусни талас, али подсећа на облик синусног таласа.

(ИИ) Према извору претварача

• Претварач извора напона
• Претварач тренутног извора

1) Претварач тренутног извора

У ЦСИ, улаз је тренутни извор. Ова врста претварача користи се у индустрији средњег напона, где су висококвалитетни таласни облици струје обавезни. Али ЦСИ нису популарни.

2) претварач напона

У ВСИ, улаз је извор напона. Ова врста претварача користи се у свим апликацијама јер је ефикаснија и има већу поузданост и бржи динамички одзив. ВСИ је способан да покреће моторе без поништавања.

(ИИИ) Према врсти терета

• Једнофазни претварач
• Трофазни претварач

1) једнофазни претварач

Генерално, стамбено и пословно оптерећење користи једнофазну струју. За ову врсту примене користи се једнофазни претварач. Једнофазни претварач је даље подељен на два дела;

• Једнофазни претварач са пола моста
• Једнофазни претварач са пуним мостом

А) Једнофазни претварач са половином моста

Овај тип претварача састоји се од два тиристора и две диоде, а веза је приказана на доњој слици.

У овом случају, укупни једносмерни напон је Вс и подељен на два једнака дела Вс / 2. Време за један циклус је Т сек.

За полуциклус од 0

За другу половину циклуса Т / 2

Во = Вс / 2

Овом операцијом можемо добити таласни облик наизменичног напона са фреквенцијом 1 / Т Хз и вршном амплитудом Вс / 2. Излазни таласни облик је квадратни талас. Проћи ће кроз филтер и уклонити нежељене хармонике који нам дају чисти синусни таласни облик. Учесталост таласног облика може се контролисати помоћу времена укључења (тона) и времена искључења (Тофф) тиристора.

Величина излазног напона је половина напона напајања периода коришћења и извор је 50%. То је недостатак претварача с пола моста, а рјешење овог претварача с пуним мостом.

Б) Једнофазни претварач са пуним мостом

У овој врсти претварача користе се четири тиристора и четири диоде. Шема кола једнофазног пуног моста је приказана на доњој слици.

По два тиристора Т1 и Т2 проводе током првих пола циклуса 0 <т <Т / 2. Током овог периода напон оптерећења је Вс што је слично напону једносмерне струје.

За други полуциклус Т / 2 <т <Т, спроводе се два тиристора Т3 и Т4. Напон оптерећења током овог периода је -Вс.

Овде можемо добити излазни напон наизменичне струје као и напон једносмерне струје, а фактор искоришћења извора је 100%. Таласни облик излазног напона је квадратног облика и филтери се користе за његово претварање у синусни талас.

Ако сви тиристори раде истовремено или у пару (Т1 и Т3) или (Т2 и Т4), тада ће извор бити кратко спојен. Диоде су повезане у коло као повратна диода, јер се користи за повратну енергију на извор једносмерне струје.

Ако упоређујемо претварач пуног моста са претварачем са половичним мостом, за дато оптерећење напона једносмерне струје излазни напон је два пута, а излазна снага четири пута у претварачу пуног моста.

2) трофазни мостни претварач

У случају индустријског оптерећења користи се трофазно напајање наизменичном струјом, а за то морамо користити трофазни претварач. У овом типу претварача користи се шест тиристора и шест диода који су повезани како је приказано на доњој слици.

Може да ради у два режима у зависности од степена импулса на капији.

• Режим од 180 степени
• Режим од 120 степени

А) режим од 180 степени

У овом начину рада, проводно време тиристора је 180 степени. У било које доба периода, три тиристора (по један тиристор из сваке фазе) су у проводном режиму. Облик фазног напона је три степенаста облика таласа, а облик линијског напона је квази квадратни талас као што је приказано на слици.

Ваб = Ва0 - Вб0 Вбц = Вб0 - Вц0 Вца = Вц0 - Ва0

Фаза А.	Т1	Т4	Т1	Т4
Фаза Б.	Т6	Т3	Т6	Т3	Т6
Фаза Ц.	Т5	Т2	Т5	Т2	Т5
Степен	60	120	180	240	300	360	60	120	180	240	300	360
Тиристор проводи	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

У овој операцији временски размак између комутације одлазног тиристора и проводљивости долазног тиристора је нула. Дакле, могуће је истовремено спровођење долазног и одлазног тиристора. Резултат је кратки спој извора. Да би се избегла ова потешкоћа, користи се режим рада од 120 степени.

Б) режим од 120 степени

У овој операцији одједном спроводе само два тиристора. Једна од фаза тиристора није повезана ни са позитивним ни са негативним прикључком. Проводно време за сваки тиристор је 120 степени. Облик линијског напона је таласни облик са три степена, а облик фазног напона је квази квадратни таласни облик.

Фаза А.	Т1		Т4		Т1		Т4
Фаза Б.	Т6		Т3		Т6		Т3		Т6
Фаза Ц.		Т2		Т5		Т2		Т5
степена	60	120	180	240	300	360	60	120	180	240	300	360
Тиристор проводи	1 6	2 1	3 2	3 4	4 5	6 5	1 6	2 1	3 2	3 4	4 5	5 6

Таласни облик линијског напона, фазног напона и импулса пролаза тиристора је приказан на горњој слици.

У било којим електронским прекидачима постоје две врсте губитака; губитак проводљивости и губитак комутације. Губитак проводљивости значи губитак стања ОН у прекидачу, а губитак пребацивања губитак стања ОФФ у прекидачу. Генерално, губитак проводљивости је већи од губитка пребацивања у већини операција.

Ако узмемо у обзир режим од 180 степени за једну операцију од 60 степени, три прекидача су отворена и три прекидача су затворена. Значи да је укупан губитак једнак троструком губитку проводљивости плус три пута прелазном губитку.

Укупни губитак на 180 степени = 3 (губитак проводљивости) + 3 (губитак при пребацивању)

Ако узмемо у обзир режим од 120 степени за једну операцију од 60 степени, два прекидача су отворена, а остатак од четири прекидача затворен. Значи да је укупан губитак једнак два пута губитка проводљивости плус четири пута губитка пребацивања.

Укупни губитак у 120 степени = 2 (губитак проводљивости) + 4 (губитак при пребацивању)

(ИВ) Класификација према контролној техници

• Модулација ширине једног пулса (појединачни ПВМ)
• Вишеструка импулсна ширина модулације (МПВМ)
• Синусоидна модулација ширине импулса (СПВМ)
• Модификована синусоидна модулација ширине импулса (МСПВМ)

Излаз претварача је квадратни таласни сигнал и овај сигнал се не користи за оптерећење. Техника модулације ширине импулса (ПВМ) користи се за контролу излазног напона наизменичне струје. Ова контрола се добија управљањем ОН и ОФФ периода прекидача. У ПВМ техници користе се два сигнала; један је референтни сигнал, а други троугласти носећи сигнал. Пулс на преклопницима се генерише упоређивањем ова два сигнала. Постоје различите врсте ПВМ техника.

1) Модулација ширине једног пулса (појединачни ПВМ)

За сваких пола циклуса, једини пулс је доступан у овој контролној техници. Референтни сигнал је квадратни таласни сигнал, а носећи сигнал троугласти таласни сигнал. Пулс на преклопницима се генерише упоређивањем референтног сигнала и сигнала носача. Учесталост излазног напона контролише се фреквенцијом референтног сигнала. Амплитуда референтног сигнала је Ар, а амплитуда носећег сигнала Ац, тада се индекс модулације може дефинисати као Ар / Ац. Главни недостатак ове технике је висок садржај хармоника.

2) Вишеструка импулсна ширина модулације (МПВМ)

Недостатак технике модулације ширине једног импулса решен је вишеструким ПВМ-ом. У овој техници се уместо једног импулса користи неколико импулса у сваком полуциклусу излазног напона. Капија се генерише упоређивањем референтног сигнала и носећег сигнала. Излазна фреквенција се контролише контролом фреквенције носећег сигнала. Индекс модулације користи се за контролу излазног напона.

Број импулса у полуциклу = фц / (2 * ф0)

Где је фц = фреквенција носећег сигнала

ф0 = фреквенција излазног сигнала

3) Синусоидна модулација ширине импулса (СПВМ)

Ова техника управљања се широко користи у индустријским применама. У горе наведене методе, референтни сигнал је сигнал квадратног таласа. Али у овој методи, референтни сигнал је сигнал синусног таласа. Импулз капије за прекидаче се генерише упоређивањем референтног сигнала синусног таласа са таласом троугластог носача. Ширина сваког импулса варира у зависности од варијације амплитуде синусног таласа. Учесталост излазног таласног облика је иста као и фреквенција референтног сигнала. Излазни напон је синусни талас, а ефективни напон се може контролисати индексом модулације. Таласни облици су приказани на доњој слици.

4) Модификована модулација синусоидалне ширине импулса (МСПВМ)

Због карактеристике синусног таласа, ширина импулса таласа не може се мењати променом индекса модулације у СПВМ техници. То је разлог, уведена је МСПВН техника. У овој техници, сигнал носача се примењује током првог и последњег интервала од 60 степени у сваком полуциклусу. На тај начин се побољшавају његове хармоничке карактеристике. Главна предност ове технике је повећана основна компонента, смањен број склопних уређаја и смањени губици при пребацивању. Таласни облик је приказан на доњој слици.

(В) Према броју нивоа на излазу

• Редовни двостепени претварач
• Вишеразински претварач

1) Редовни двостепени претварач

Ови претварачи имају само напонске нивое на излазу који су позитивни вршни напон и негативни вршни напон. Понекад је ниво нултог напона познат и као двостепени претварач.

2) Вишеразински претварачи

Ови претварачи могу имати више нивоа напона на излазу. Вишестепени претварач подељен је на четири дела.

- Летећи кондензатор претварач

- Диодно причвршћени претварач

- Хибридни претварач

- Каскадни претварач типа Х

Сваки претварач има свој дизајн за рад, овдје смо укратко објаснили овај претварач како бисмо добили основне идеје о њима.