Co to jest inwerter źródła prądu: działanie i jego zastosowania

Falowniki służą do zamiany mocy z prądu stałego na prąd przemienny. Falownik źródła napięcia (VSI) i źródło prądu falownik (CSI) to dwa typy falowników, główna różnica między falownikiem źródła napięcia a falownikiem źródła prądu polega na tym, że napięcie wyjściowe jest stałe w VSI, a prąd wejściowy jest stały w CSI. CSI to źródło prądu stałego, które dostarcza prąd zmienny do wejścia i jest również nazywany konwerterem dc-link, w którym prąd obciążenia jest stały. W tym artykule omówiono aktualny falownik źródła.

Co to jest inwerter źródła prądu?

Falownik źródła prądu jest również znany jako falownik zasilany prądem, który przekształca wejściowy prąd stały w prąd przemienny, a jego wyjście może być trójfazowe lub jednofazowe. Zgodnie z definicją źródła prądu idealne źródło prądu to takie źródło, w którym prąd jest stały i jest niezależny od napięcia.

Sterowanie inwerterem źródła prądu

Źródło napięcia jest połączone szeregowo o dużej wartości indukcyjności (L._re) i nazwała obwód jako bieżące źródło. Schemat obwodu napędu indukcyjnego zasilanego falownikiem ze źródła prądu pokazano na poniższym rysunku.

Silnik indukcyjny zasilany falownikiem ze źródłem prądu

Obwód składa się z sześciu diod (D.₁, D_dwa, D₃, D₄, D₅, D₆), sześć kondensatorów (C.₁, C_dwa, C₃, C₄, C₅, C₆), sześć tyrystory (T₁, T_dwa, T₃, T₄, T₅, T₆), które są ustalane z różnicą faz 60⁰. Wyjście falownika jest podłączone do silnik indukcyjny . Dla danej prędkości moment obrotowy jest kontrolowany przez zmianę prądu I obwodu pośredniego_rei ten prąd można zmieniać, zmieniając V_re. Przewodzenie dwóch przełączników w tym samym opóźnieniu nie prowadzi do nagłego wzrostu prądu z powodu obecności dużej wartości indukcyjności L_re.

Konfiguracje napędu silnika cewki indukcyjnej zasilanej falownikiem ze źródła prądu w zależności od źródła pokazano na poniższym rysunku.

Napędy silników indukcyjnych CSI

Gdy źródło jest dostępne jako źródło prądu stałego, przerywacz służy do zmiany prądu. Gdy źródło jest dostępne jako źródło prądu przemiennego, do zmiany prądu wyjściowego używany jest w pełni sterowany prostownik.

Sterowany poślizgiem napęd CSI z zamkniętą pętlą i regeneracyjnym szczekaniem

Prędkość odniesienia błędu silnika (∆ω_m) jest podawana do regulatora prędkości, który normalnie jest regulatorem VI, a wyjście z regulatora VI to prędkość poślizgu podawana do regulatora poślizgu, który jest wymagany do regulacji prędkości. Prędkość poślizgu jest podawana do sterowania strumieniem, a jego wyjściem jest prąd odniesienia I_re^*to musi być kontrolowane. Prędkość poślizgu (ω_SM) i rzeczywistą prędkość (ω_m) są dodawane i otrzymujemy prędkość synchroniczną, z prędkości synchronicznej możemy określić częstotliwość.

Polecenie częstotliwości jest przekazywane do CSI, ponieważ falownik ma bardzo duże możliwości kontrolowania częstotliwości. Możemy kontrolować wyjście CSI, zmieniając prąd wejściowy. Prąd odniesienia (I_re^*) i prąd rzeczywisty (I_re) jest dodawany i zwraca błąd prądu (∆ I_re). Błąd prądu jest podawany do kontrolera prądu, który steruje prądem obwodu pośredniego i na podstawie prądu obwodu pośredniego możemy kontrolować α, a to α zadecyduje o napięciu, na podstawie którego możesz określić, ile prądu się zmieni. Jest to napęd CSI sterowany poślizgiem w zamkniętej pętli z hamowaniem regeneracyjnym. Jest to działanie napędu CSI z zamkniętą pętlą sterowaną poślizgiem i hamowaniem regeneracyjnym, a jego schemat obwodu pokazano na poniższym rysunku.

Sterowany poślizgiem w zamkniętej pętli napęd CSI z hamowaniem regeneracyjnym

Główną zaletą napędu zasilanego CSI jest to, że jest bardziej niezawodny niż napęd zasilany falownikiem ze źródła napięcia, a wadą jest to, że ma niższy zakres prędkości, wolniejszą odpowiedź dynamiczną, napęd działa zawsze w pętli zamkniętej i nie nadaje się do -Napęd.

Falownik źródła prądu z obciążeniem R.

Schemat obwodu falownika źródła prądu z obciążeniem R pokazano na poniższym rysunku.

Falownik źródła prądu z obciążeniem R.

Obwód składa się z czterech łączników tyrystorowych (T.₁, T_dwa, T₃, T₄), JA_Sjest stałym prądem źródła wejściowego i widać, że nie ma podłączonej żadnej diody przeciwrównoległej. Prąd stały jest zapewniany poprzez szeregowe połączenie źródeł napięcia o dużej indukcyjności. Wiemy, że właściwość indukcyjności, że nie pozwoli na nagłą zmianę prądu, więc gdy podłączymy źródło napięcia o dużej indukcyjności, to z pewnością prąd wytwarzany na nim będzie stały. Podstawowy współczynnik rozpraszania falownika źródła prądu przy obciążeniu rezystancyjnym jest równy jeden.

Parametry falownika źródła prądu z obciążeniem R

Jeśli uruchomimy T₁oraz T_dwaod 0 do T / 2, to prąd wyjściowy i napięcie wyjściowe są wyrażane jako

ja₀= Ja_S> 0

V₀= Ja₀R

Jeśli uruchomimy T₃oraz T₄od T / 2 do T, to prąd wyjściowy i napięcie wyjściowe są wyrażane jako

ja₀= -I_S> 0

V₀= Ja₀R<0

Na poniższym rysunku pokazano przebieg wyjściowy falownika źródła prądu z obciążeniem R

Przebieg wyjściowy falownika źródła prądu z obciążeniem R.

W przypadku obciążenia rezystancyjnego wymagana jest wymuszona komutacja. Od 0 do T / 2, T₁oraz T_dwaprowadzą i od T / 2 do T, T₃& T₄prowadzą. Zatem kąt przewodzenia każdego przełącznika będzie równy ᴨ, a czas przewodzenia każdego przełącznika będzie równy T / 2.

Napięcie wejściowe obciążenia rezystancyjnego jest wyrażone jako

V_w= V₀(od 0 do T / 2)

V_w= -V₀(od T / 2 do T)

Prąd wyjściowy RMS i napięcie wyjściowe RMS obciążenia rezystancyjnego CSI są wyrażane jako

ja_{0 (RMS)}= Ja_S

V_{0 (RMS)}= Ja_{0 (RMS)}R

Średni i skuteczny prąd tyrystora CSI przy obciążeniu rezystancyjnym wynosi

ja_{T (śr.)}= Ja_S/dwa

ja_{T (RMS)}= Ja_S/ √2

Szereg Fouriera prądu wyjściowego i napięcia wyjściowego CSI przy obciążeniu rezystancyjnym wynosi

Podstawową składową prądu wyjściowego RMS jest

ja_{01 (RMS)}= 2√2 / ᴨ * I_S

Współczynnik zniekształcenia falownika źródła prądu z obciążeniem R wynosi

g = 2√2 / ᴨ

Całkowite zniekształcenie harmoniczne jest wyrażone jako

THD = 48,43%

Podstawową składową średniego i skutecznego prądu tyrystora jest

ja_{T01 (średnio)}= Ja_{01 (maks.)}/ ᴨ

ja_{T01 (RMS)}= Ja_{01 (maks.)}/ dwa

Podstawowa moc obciążenia jest wyrażona jako

V_{01 (RMS)}*JA_{01 (RMS)}* cosϕ₁

Całkowita moc na obciążeniu jest wyrażona jako

ja_{0 (RMS)}^dwaR = V_{0 (RMS)}^dwa/ R

Napięcie wejściowe V._wjest zawsze dodatnia, ponieważ moc jest zawsze dostarczana ze źródła do obciążenia.

Falownik źródła prądu z obciążeniem pojemnościowym lub obciążeniem C.

Schemat obwodu obciążenia pojemnościowego falownika źródła prądu pokazano na poniższym rysunku

Falownik źródła prądu z obciążeniem C.

W przebiegu od o do T / 2, T₁oraz T_dwasą wyzwalane, a prąd wyjściowy wynosi I.₀= Ja_S. Podobnie od T / 2 do T,T₃oraz T₄są wyzwalane, a prąd wyjściowy wynosi I.₀= -I_S.Więcprzebieg prądu obciążenia nie zależy od obciążenia.Przebieg wyjściowy falownika CSI z obciążeniem C pokazano na poniższym rysunku.

Przebieg wyjściowy falownika źródła prądu z obciążeniem C.

Całkowanie przebiegu prądu wyjściowego da napięcie wyjściowe. Jeśli prąd wyjściowy jest zmienny, to zdecydowanie napięcie wyjściowe jest zmienne. Na schemacie obwodu przyjmuje się obciążenie czysto pojemnościowe, więc prąd przewodzi napięcie o 90⁰

ja₀= Ja_do= C dV₀/ DT

V₀(t) = 1 / C ∫ I_do(t) dt = 1 / C ∫ I₀DT

Napięcie wejściowe obciążenia C wynosi

V _w = V ₀ (od 0 do T / 2)

V_w= -V₀(od T / 2 do T)

Napięcie wyjściowe jest dodatnie, gdyT₁oraz T_dwaprowadzą od 0 doπ i kiedyT₃oraz T₄przewodzenie od π do 3π / 2, a następnie domyślnieT₁oraz T_dwaprzechodzą w odwrotną polaryzację z powodu dodatniego obciążenia napięcia, co oznacza, że ​​w tym przypadku możliwa jest komutacja naturalna lub komutacja obciążenia, co oznacza, że ​​nie musimy podłączać zewnętrznego obwodu lub zewnętrznego obwodu komutacyjnego w celu wyłączenia tyrystora T₁oraz T_dwa.Musimy znaleźć czas wyłączenia obwodu, kiedy możliwa jest naturalna komutacja. Czas wyłączenia obwodu jest wyrażony jako

ω₀t_do= ᴨ / 2

t_do= ᴨ / 2 ω₀

Parametry falownika źródła prądu z obciążeniem C

Średni i skuteczny prąd tyrystora jest wyrażony jako

ja_{T (śr.)}= Ja_S/dwa

ja_{T (RMS)}= Ja_S/ √2

Szereg Fouriera prądu wyjściowego i napięcia wyjściowego obciążenia pojemnościowego to

Podstawowy współczynnik stratności CSI z obciążeniem C jest równy zeru.

Podstawowy składnik mocy wyjściowej jest wyrażony jako

P.₀₁= V_{01 (RMS)}ja_{01 (RMS)}Cos ϕ₁= 0

Podstawową składową średniego i skutecznego prądu tyrystora jest

ja_{T01 (średnio)}= Ja_{01 (maks.)}/ ᴨ i I_{T01 (RMS)}= Ja_{01 (maks.)}/ dwa

Maksymalne napięcie wyjściowe to

V_{0 (maks.)}= Ja_ST / 4C

Wartość skuteczna napięcia wejściowego wynosi

V_{w (RMS)}= V_{o (maks.)}/ √3

Są to parametry falownika źródła prądu z obciążeniem pojemnościowym.

Aplikacje

Zastosowania falownika źródła prądu są

• Jednostki UPS
• Generatory plazmowe LT
• Napędy silnikowe AC
• Urządzenia przełączające
• Silniki indukcyjne do pomp i wentylatorów

Zalety

Zalety falownika źródła prądu to

• Dioda zwrotna nie jest wymagana
• Komutacja jest prosta

Niedogodności

Wady falownika źródła prądu są

• Potrzebuje dodatkowego stopnia konwertera
• Przy niewielkim obciążeniu ma problem ze stabilnością i słabą wydajność

A więc o to chodzi przegląd aktualnego źródła falownika , sterowanie falownikiem źródła prądu, napęd CSI sterowany poślizgiem w pętli zamkniętej z hamowaniem regeneracyjnym, falownik źródła prądu z obciążeniem R, zastosowania, zalety, wady omówiono. Tutaj jest pytanie do ciebie, jaka jest zasada działania falownika źródła prądu?