Przetwornice prądu przemiennego na prąd zmienny służą do przekształcania przebiegów prądu przemiennego o określonej częstotliwości i wielkości na przebieg prądu przemiennego o innej częstotliwości o innej wielkości. Ta konwersja jest wymagana głównie w przypadku sterowania prędkością maszyn, a także w zastosowaniach o niskiej częstotliwości i zmiennym napięciu. Wiemy, że istnieją różne typy obciążeń, które działają z różnymi typami zasilacze jak zasilanie jednofazowe, trójfazowe, a źródła zasilania można również różnicować na podstawie zakresu napięcia i częstotliwości.
Konwerter AC na AC
Co to jest konwerter AC na AC?
Do obsługi niektórych specjalnych urządzeń lub maszyn potrzebujemy określonego napięcia i określonej częstotliwości. Dla sterowanie prędkością silników indukcyjnych , Konwertery AC na AC (cyklokonwertery) są używane głównie. Aby uzyskać pożądane zasilanie AC z rzeczywistego źródła zasilania, potrzebujemy kilku konwerterów zwanych konwerterami AC na AC.
Rodzaje konwerterów AC na AC
Przetwornice AC na AC można podzielić na różne typy:
- Przetwornice cykliczne
- Przetwornice AC na AC z łączem DC
- Matrix Converters
- Hybrydowe konwertery macierzy
1. Cyklokonwertery
Cyklokonwertery nazywane są głównie przemiennikami częstotliwości, które przekształcają moc prądu przemiennego o jednej częstotliwości wejściowej na moc prądu przemiennego o innej częstotliwości wyjściowej i mogą być również używane do zmiany wielkości mocy prądu przemiennego. Cyklokonwertery są preferowane w celu uniknięcia połączeń DC i uniknięcia wielu etapów, takich jak AC do DC do AC, co nie jest ekonomiczne i powoduje większe straty. Koszt wymaganego łącza DC będzie różny w zależności od wartości znamionowych używanego źródła zasilania.
Cyklokonwertery
Powyższy rysunek przedstawia zasadę działania cyklokonwertera, w którym częstotliwość fali wejściowej zmieniała się poprzez zmianę kąta wyzwalania przyłożonego do tyrystorów. Przełączając dodatnie i ujemne tyrystory kończyn, możemy uzyskać zmienną częstotliwość wyjściową, która może być zwiększana lub zmniejszana w porównaniu z częstotliwością wejściową.
Cyklokonwertery są podzielone na różne typy w oparciu o różne kryteria
Cyklokonwertery składają się z dwóch kończyn, mianowicie kończyny dodatniej zwanej również konwerterem dodatnim i kończyny ujemnej zwanej również konwerterem ujemnym. Dodatnia kończyna działa podczas dodatniego półcyklu, a ujemna kończyna działa podczas ujemnego półcyklu.
Klasyfikacja cyklokonwerterów na podstawie trybu pracy:
Cyklokonwertery w trybie blokowania
Te cyklokonwertery nie potrzebują żadnego ograniczającego reaktora, ponieważ w tym trybie tylko jedna kończyna, zarówno dodatnia, jak i ujemna, przewodzi w danym momencie, a druga kończyna jest zablokowana. Dlatego nazywa się to cyklokonwerterami w trybie blokowania.
Cyklokonwerter w trybie prądu cyrkulacyjnego
Te cyklokonwersje wymagają reaktora ograniczającego, jako że odnoga dodatnia i odnoga ujemna przewodzą jednocześnie, dlatego też umieszcza się reaktor ograniczający przepływający prąd. Ponieważ obie kończyny będą przewodzić w tym samym czasie, w układzie będzie występował prąd cyrkulacyjny, dlatego nazywa się to cyklokonwerterem w trybie prądu cyrkulacyjnego.
Klasyfikacja cyklokonwerterów na podstawie liczby faz napięcia wyjściowego
Jednofazowe cyklokonwertery
Są one ponownie podzielone na dwa typy w oparciu o liczbę faz wejściowych.
Konwerter 1-Ř na 1-Ř Cylco
Konwerter 1-Ř na 1-Ř Cylco
Ten cyklokonwerter konwertuje jednofazowy przebieg prądu przemiennego z częstotliwością wejściową i wartością t na wyjściowy przebieg prądu przemiennego o innej wartości i częstotliwości.
Cyklokonwerter fazy 3-Ř do 1 Ř
Ten cyklokonwerter ma trójfazowe zasilanie prądem przemiennym z wejściową częstotliwością i wielkością i wytwarza na wyjściu jednofazowy przebieg prądu przemiennego o innej częstotliwości lub wartości wyjściowej.
3-fazowy na 1-fazowy cyklokonwerter fazowy
Cyklokonwerter faz 3-Ř do 3 Ř
Cyklokonwerter faz 3-Ř do 3 Ř
Ten cyklokonwerter ma trójfazowe zasilanie prądem przemiennym z wejściową częstotliwością i wielkością i wytwarza na wyjściu trójfazowy przebieg prądu przemiennego o innej częstotliwości lub wartości wyjściowej.
Klasyfikacja cyklokonwerterów na podstawie kąta ostrzału kończyn dodatnich i ujemnych
Kopertowe cyklokonwertery
W tego typu cyklokonwerterach kąt wypalania jest ustalony zarówno dla dodatnich, jak i ujemnych półcykli podczas dodatniego półcyklu. W przypadku konwertera dodatniego kąt wystrzelenia jest ustawiony na α = 0 °, a podczas ujemnego półcyklu kąt wystrzelenia jest ustawiony na α = 180 °.
Podobnie, dla ujemnego konwertera kąt wystrzeliwania jest ustawiony na α = 180 °, podczas dodatniego półcyklu, a podczas ujemnego półcyklu, kąt wystrzelenia jest ustawiony na α = 0 °.
Sterowane fazowo cyklokonwertery
Używając tego typu cyklokonwerterów, możemy zmienić wielkość napięcia wyjściowego oprócz częstotliwości wyjściowej. Oba można zmieniać, zmieniając kąt wyzwalania konwertera.
Sterowane fazowo cyklokonwertery
2. Przetwornice AC na AC z łączem DC
Przetwornice AC / AC z łączem DC zazwyczaj składają się z prostownika, obwodu DC i falownika, ponieważ w tym procesie AC jest zamieniany na DC za pomocą prostownika . Po konwersji na prąd stały, łącze DC jest wykorzystywane do magazynowania prądu stałego, a następnie jest ponownie przetwarzane na prąd przemienny za pomocą falownika. Obwód przetwornika AC na AC z łączem DC pokazano na rysunku.
Przetwornice AC na AC z łączem DC dzieli się na dwa typy:
Przetwornik inwertera źródła prądu
W tego typu falowniku jeden lub dwa szeregowe cewki indukcyjne są stosowane między jedną lub obydwoma odnogami połączenia między prostownikiem a falownikiem. Zastosowany tutaj prostownik jest urządzeniem przełączającym sterowanym fazą, takim jak most tyrystorowy.
Przetwornik inwertera źródła prądu
Przetwornik inwertera źródła napięcia
W tego typu przekształtnikach obwód DC składa się z kondensatora bocznikowego, a prostownik z mostka diodowego. Mostki diodowe są preferowane przy niskim obciążeniu, ponieważ zniekształcenia linii prądu przemiennego i niski współczynnik mocy powodowany przez mostek diodowy są mniejsze niż mostek tyrystorowy.
Jednak konwertery AC na AC z łączem DC nie są zalecane do dużych mocy znamionowych, jak łącze DC składnik pasywny wymagana pojemność rośnie wraz ze wzrostem mocy znamionowej. Do przechowywania dużej mocy potrzebujemy dużych elementów pasywnych o dużej pojemności, które nie są ekonomiczne i wydajne, ponieważ zwiększają się również straty w procesie przetwarzania prądu przemiennego na prąd stały i stały na prąd przemienny.
Przetwornik inwertera źródła napięcia
3. Konwertery macierzy
Przetwornice macierzowe są używane do bezpośredniego przekształcania prądu przemiennego w prąd przemienny (AC) bez użycia łącza DC w celu zwiększenia niezawodności i wydajności systemu poprzez zmniejszenie kosztów i strat elementu pamięci DC-link.
Konwerter matrycowy składa się z dwukierunkowych przełączników, które praktycznie obecnie nie istnieją, ale można je zrealizować za pomocą tranzystorów IGBT i są one zdolne do przewodzenia prądu i blokowania napięcia obu polaryzacji.
Matrix Converters
Przetworniki macierzowe są ponownie klasyfikowane na różne typy w zależności od liczby użytych komponentów.
Rzadki konwerter macierzy
Funkcja konwertera macierzy rzadkiej jest identyczna jak konwertera macierzy bezpośredniej, ale tutaj liczba wymaganych przełączników jest mniejsza niż konwertera macierzy bezpośredniej, a zatem niezawodność systemu można poprawić, zmniejszając złożoność sterowania.
18 diod, 15 tranzystorów i 7 izolowanych potencjałów sterownika jest wymaganych dla przetwornika rzadkiej macierzy.
Bardzo rzadki konwerter macierzy
Liczba diod wzrasta wraz ze zmniejszeniem liczby tranzystorów w porównaniu z przetwornikiem z matrycą rzadką, a tym samym ze względu na większą liczbę diod straty przewodzenia są wysokie. Funkcja bardzo rzadkiego konwertera macierzy jest podobna do funkcji konwertera macierzy rzadkiej / bezpośredniej.
Bardzo rzadki przetwornik matrycowy wymaga 30 diod, 12 tranzystorów i 10 izolowanych potencjałów sterownika.
Ultra rzadki konwerter macierzy
Stosowane są one do napędów o zmiennej prędkości o małej dynamice, ponieważ stopień wejściowy tego przekształtnika jest jednokierunkowy, dzięki czemu występuje dopuszczalne przesunięcie fazowe między wartością podstawową prądu wejściowego a napięciem wejściowym. Podobnie, dla podstawowego napięcia wyjściowego i prądu wyjściowego 30 °, są one głównie używane w przemiennikach PSM o zmiennej prędkości o niskiej dynamice.
12 diod, 9 tranzystorów i 7 izolowanych potencjałów sterownika jest wymaganych do konwertera ultra rzadkiej matrycy.
Hybrydowy konwerter macierzy
Konwertery matrycowe, które przekształcają prąd przemienny / stały / zmienny, są określane jako Hybrydowe konwertery macierzowe i podobnie jak konwertery matrycowe, te przekształtniki hybrydowe również nie wykorzystują żadnego kondensatora, cewki indukcyjnej ani obwodu DC.
Są one ponownie podzielone na dwa typy w oparciu o liczbę etapów, które zajmują do konwersji, jeśli napięcie i prąd są przekształcane w jednym etapie, wówczas ten konwerter można nazwać hybrydowym bezpośrednim konwerterem macierzowym.
Jeśli napięcie i prąd są konwertowane w dwóch różnych etapach, wówczas ten konwerter można nazwać hybrydowym pośrednim konwerterem macierzowym.
Przykład:
Cyklokonwerter wykorzystujący tyrystory
Projekt cyklokonwertera dotyczy sterowania prędkością jednofazowego silnika indukcyjnego za pomocą techniki cyklokonwertera z tyrystorami. Silniki indukcyjne to maszyny o stałej prędkości, które są często używane w wielu urządzeniach domowych, takich jak pralki, pompy wodne i odkurzacze.
Obwód składa się z układu zasilania (z transformatorem, prostownikiem i regulatorem do konwersji prądu przemiennego na prąd stały) podłączonego do mikrokontrolera, a zasilanie prądem zmiennym jest utrzymywane na cyklokonwerterze. Mikrokontroler jest połączony z optoizolatorem i wyborem trybu. Cyklokonwerter jest połączony z silnikiem.
Cyklokonwerter wykorzystujący tyrystory
Prędkość silnika indukcyjnego można zmieniać w trzech krokach jako F, F / 2 i F / 3. Mikrokontroler jest połączony z przełącznikami suwakowymi, a stan tych przełączników można zmieniać tak, aby mikrokontroler dostarczył odpowiednie impulsy wyzwalające do podwójnego mostka tyrystorów cyklokonwertera. Wraz ze zmianą impulsów wyzwalających można zmieniać częstotliwość przebiegu wyjściowego cyklokonwertera. W ten sposób można uzyskać kontrolę prędkości jednofazowego silnika indukcyjnego.
Chodzi o niektóre konwertery AC na AC wraz z ich krótką dyskusją i zasadami działania. Te konwertery są najczęściej spotykane w sprzęcie do konwersji dużej mocy aplikacje sterowania elektronicznego mocy . Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji i praktyczną implementację tych konwerterów, napisz do nas komentując poniżej.
Kredyty fotograficzne:
- Przetwornice AC na AC wg siemens
- Cyklokonwertery wg pantechsolutions
- Sterowane fazowo cyklokonwertery wg nctu
- Źródło napięcia i źródło prądu Falownik wg badania gekonów
- Matrix Converters by yaskawa
- 3-Ř do 3 Ř Faza Cyklokonwerter wg pantechsolutions
- 1-Ř do 1 Ř Cylkokonwerter wg akta
- 3-Ř do 1-Ř faza Cyklokonwerter wg
![Zbuduj prosty obwód konwertera Buck [przetwornik Step Down]](https://electronics.jf-parede.pt/img/3-phase-power/D0/build-a-simple-buck-converter-circuit-step-down-converter-1.jpg)
