Cyklokonwertery - typy i zastosowania

Cyklokonwertery - typy i zastosowania

W zastosowaniach przemysłowych stosuje się dwie formy energii elektrycznej: prąd stały (DC) i prąd przemienny (AC). Stałe napięcie i stały prąd AC są dostępne bezpośrednio. Jednak do różnych zastosowań potrzebne są różne postacie, różne napięcia i / lub różne prądy. Aby uzyskać różne formy, potrzebne są konwertery. Te przetwornice są klasyfikowane jako prostowniki, przerywacze, falowniki i cyklokonwertery.

Cyklokonwerter to urządzenie, które przekształca prąd zmienny o jednej częstotliwości na prąd zmienny o regulowanej, ale niższej częstotliwości, bez żadnego prądu stałego lub prądu stałego pomiędzy nimi. Można go również uznać za statyczną ładowarkę cykliczną i zawiera prostowniki regulowane silikonem. Cykloprzemienniki są stosowane w bardzo dużych przemiennikach częstotliwości o mocy od kilku do kilkudziesięciu megawatów.


Zasada działania cyklokonwertera jest opisana poniżej przy użyciu jednofazowego na jednofazowy cyklokonwerter.



Poniżej przedstawiono jednofazowy cyklokonwerter wejściowy (a) 50 Hz, (b) 25 Hz, (c) 12,5 Hz jednofazowy cyklokonwerter wejściowy do jednofazowego cyklokonwertera wyjściowego pokazano poniżej.

Tyrystory 1 Tyrystory 2 Tyrystory 3

Prostownik konwertuje z jednofazowego lub trójfazowego prądu przemiennego na zmienne napięcie prądu stałego. Choppery konwertują napięcie DC na zmienne napięcie DC. Falowniki przekształcają prąd stały z prądu stałego na prąd przemienny o zmiennej wielkości, o zmiennej częstotliwości, jednofazowy lub trójfazowy. Przetwornice cykliczne przekształcają prąd przemienny jednofazowy lub trójfazowy na prąd przemienny o zmiennej wielkości i częstotliwości o zmiennej częstotliwości, jednofazowy lub trójfazowy. Cyklokonwerter ma cztery tyrystory podzielone na dodatni i ujemny bank dwóch tyrystorów każdy.

Schemat podstawowy cyklokonwertera:

Cyklokonwerter jest podłączony do wejścia między 30 a 31, jak pokazano poniżej. Silnik jest podłączony między 25 a 26.


W zależności od impulsów wyzwalających podawanych do zestawu 8 tyrystorów SCR między ich bramką a katodą otrzymujemy F lub F / 2 lub F / 3.

Cyklokonwerter

Cyklokonwerter

Rodzaje cyklokonwerterów:

Istnieją głównie dwa typy cykloprzetworników w trybie blokowania i w trybie cyrkulacji. Gdy prąd obciążenia jest dodatni, dodatnia przetwornica dostarcza wymagane napięcie, a ujemna przetwornica jest blokowana. Załóżmy, że jeśli prąd obciążenia jest ujemny, to konwerter ujemny dostarcza napięcie, a konwerter dodatni jest blokowany. Ta operacja jest nazywana pracą w trybie blokowania. Cyklokonwertery korzystające z tej metody nazywane są cyklokonwerterami działającymi w trybie blokowania.

Przypadkowo, jeśli oba konwertery są włączone, nastąpi zwarcie zasilania. Aby tego uniknąć, między konwerterami należy podłączyć dławik międzygrupowy (IGR). Jeśli oba konwertery są włączone, wytwarzany jest prąd cyrkulacyjny. Jest to jednokierunkowe, ponieważ tyrystory umożliwiają przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Cyklokonwertery wykorzystujące to podejście nazywane są cyrkulacyjnymi przetwornikami prądu.

Tryb blokowania cyklokonwerterów:

Przetworniki cykliczne działające w trybie blokowania nie wymagają żadnego reaktora międzygrupowego (IGR). W zależności od polaryzacji jeden z konwerterów jest włączony. Działanie w trybie blokowania ma pewne zalety i wady w porównaniu z trybem cyrkulacji. Nie potrzebują żadnych reaktorów, dzięki czemu rozmiar i koszt są mniejsze. Przez cały czas przewodzi tylko jeden konwerter, a nie dwa. W czasie opóźnienia prąd pozostaje zerowy, zniekształcając przebiegi napięcia i prądu. To zniekształcenie oznacza złożone wzorce harmoniczne.

Cyklokonwertery prądu w obiegu:

W tym przypadku oba konwertery działają przez cały czas. Dużą wadą jest to, że potrzebny jest IGR. Liczba podłączonych do niego urządzeń jest dwukrotnie większa niż w przypadku cyklokonwertera prądu blokującego.

Zasady cyklokonwerterów:

Zasady działania cyklokonwerterów można podzielić na następujące trzy typy w zależności od typu wejściowego zasilania AC zastosowanego w obwodzie.

Cyklokonwerter jednofazowy na jednofazowy:

Cyclo

Zrozumienie zasad działania cyklokonwerterów należy rozpocząć od jednofazowego na jednofazowy cyklokonwerter. Ten konwerter ma połączenie z powrotem do tyłu dwóch prostowników pełnookresowych. Załóżmy, że uzyskuje się jedną czwartą napięcia wejściowego na wyjściu, przez pierwsze dwa cykle Vs dodatni konwerter dostarcza prąd do obciążenia i prostuje napięcie wejściowe. W następnych dwóch cyklach przetwornica ujemna pracuje, dostarczając prąd w odwrotnym kierunku. Gdy jeden z przekształtników pracuje, drugi jest wyłączony, dzięki czemu między prostownikami nie płynie prąd. Na poniższym rysunku Vs oznacza wejściowe napięcie zasilania, a Vo jest wymaganym napięciem wyjściowym, które stanowi jedną czwartą napięcia zasilania.

Ilustracja przedstawiająca jedną czwartą napięcia wejściowego na wyjściu przy użyciu cyklokonwertera 1-fazowego na 1-fazowy

Cyklo Cir

Cyklokonwertery trójfazowe na jednofazowe:

Podobnie jak w przypadku powyższych konwerterów, trójfazowy na jednofazowy cyklokonwerter przykłada do obciążenia napięcie wyprostowane. Dodatnie cyklokonwertery będą dostarczać tylko dodatni prąd, podczas gdy ujemne przetworniki będą dostarczać tylko prąd ujemny. Cyklokonwertery mogą pracować w czterech kwadrantach jako (+ v, + i), (+ v, -i) tryby prostowania i (-v, + i), (-v, -i) tryby odwracające. Biegunowość prądu określa, czy dodatni czy ujemny przetwornik powinien zasilać obciążenie. W przypadku zmiany polaryzacji prądu konwerter poprzednio dostarczający prąd jest wyłączany, a drugi jest załączany. Podczas odwracania polaryzacji prądu średnie napięcie dostarczane przez obie przetwornice powinno być równe.

Cyklokonwerter trójfazowy na trójfazowy:

Dostępne są dwie podstawowe konfiguracje trójfazowych przetworników cyklicznych, takich jak trójkąt i gwiazda. Jeżeli wyjścia powyższej przetwornicy są połączone w gwiazdę lub trójkąt i jeśli napięcia wyjściowe są przesunięte fazowo o 120º, otrzymany przetwornik jest trójfazowy na trójfazowy przetwornik. Przetwornice trójfazowe są stosowane głównie w układach napędowych maszyn napędzanych trójfazowymi maszynami synchronicznymi i indukcyjnymi.

Zastosowania cyklokonwerterów:

Cyklokonwertery mogą wytwarzać napięcia wyjściowe bogate w harmoniczne. Gdy przetwornice cykliczne są używane w pracującej maszynie prądu przemiennego, indukcyjność rozproszenia maszyny filtruje większość harmonicznych wysokiej częstotliwości i zmniejsza napięcie harmonicznych niższego rzędu.

Sterowanie prędkością jednofazowego silnika indukcyjnego

Jednofazowe silniki indukcyjne są szeroko stosowane w wielu zastosowaniach. Poprawa jego wydajności oznacza duże oszczędności w zużyciu energii elektrycznej. Kontroler prędkości oparty na cyklokonwerter jest zaproponowane.

Sterowanie prędkością jednofazowego silnika indukcyjnego

Sterowanie prędkością jednofazowego silnika indukcyjnego

Powyższy schemat połączeń można wykorzystać do sterowania prędkością obrotową jednofazowego silnika indukcyjnego w trzech krokach za pomocą przetworników cyklicznych i tyrystorów. W obwodzie zastosowano cyklokonwerter sterowany tyrystorem, który umożliwia sterowanie prędkością w krokach silnika indukcyjnego. W mikrokontrolerach serii 8051 dostępna jest para przełączników suwakowych do wyboru wymaganego zakresu prędkości pracy silnika indukcyjnego. Przełączniki te są połączone z mikrokontrolerem, aby dostarczać impulsy do wyzwalania tyrystorów SCR w a podwójny most . W ten sposób prędkość silnika można osiągnąć w trzech krokach.

Niektóre inne zastosowania, w których można zastosować cyklokonwertery, to napędy młynów cementowych, napędy napędowe statków, walcownie i wyciągarki kopalni, pralki, pompy wodne, a także stosowane w przemyśle. Jeśli masz dalsze pytania na ten temat lub na elektrykę i projekty elektroniczne zostaw sekcję komentarzy poniżej.

Kredyt zdjęciowy