Falownik wielopoziomowy - rodzaje i zalety

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





Falownik:

Falownik to urządzenie elektryczne, które przekształca prąd stały (DC) w prąd przemienny (AC). Falownik służy do awaryjnego zasilania awaryjnego w domu. Falownik jest używany w niektórych systemach samolotu do konwersji części prądu stałego samolotu na prąd przemienny. Zasilanie prądem przemiennym jest używane głównie do urządzeń elektrycznych, takich jak światła, radar, radio, silnik i inne urządzenia.

Falownik wielopoziomowy:

Obecnie wiele zastosowań przemysłowych wymaga dużej mocy. Jednak niektóre urządzenia przemysłowe wymagają do działania średniej lub małej mocy. Stosowanie źródła dużej mocy dla wszystkich obciążeń przemysłowych może okazać się korzystne w przypadku niektórych silników wymagających dużej mocy, podczas gdy może uszkodzić inne obciążenia. Niektóre napędy silnikowe średniego napięcia i aplikacje użytkowe wymagają średniego napięcia. Falownik wielopoziomowy jest wprowadzany od 1975 r. Jako alternatywa w sytuacjach dużych mocy i średniego napięcia. Falownik wielopoziomowy jest podobny do falownika i jest używany w zastosowaniach przemysłowych jako alternatywa w sytuacjach związanych z dużą mocą i średnim napięciem.




Wielopoziomowy falownik

Wielopoziomowy falownik

Ogólny obwód falownika DC-AC

Potrzeba konwertera wielopoziomowego polega na zapewnieniu dużej mocy wyjściowej ze źródła średniego napięcia. Źródła takie jak baterie, superkondensatory, panel słoneczny to źródła średniego napięcia. Falownik wielopoziomowy składa się z kilku przełączników. W falowniku wielopoziomowym kąty ustawienia przełączników są bardzo ważne.



Rodzaje falowników wielopoziomowych:

Falowniki wielopoziomowe dzielą się na trzy typy.

  • Wielopoziomowy falownik z zaciskiem diodowym
  • Latające kondensatory wielopoziomowe falownik
  • Kaskadowy falownik wielopoziomowy z mostkiem H

Wielopoziomowy falownik z diodą:

Główną koncepcją tego falownika jest użycie diod i dostarczenie wielu poziomów napięcia przez różne fazy do szeregowo połączonych baterii kondensatorów. Dioda przenosi ograniczoną ilość napięcia, zmniejszając w ten sposób obciążenie innych urządzeń elektrycznych. Maksymalne napięcie wyjściowe jest równe połowie wejściowego napięcia stałego. Jest to główna wada wielopoziomowego falownika z zaciskiem diodowym. Ten problem można rozwiązać, zwiększając przełączniki, diody, kondensatory. Ze względu na problemy z równoważeniem kondensatorów są one ograniczone do trzech poziomów. Ten typ falowników zapewnia wysoką sprawność ze względu na częstotliwość podstawową stosowaną we wszystkich urządzeniach przełączających i jest prostą metodą układów przenoszenia mocy z tyłu na plecy.


Przykład: 5-poziomowy falownik wielopoziomowy z zaciskiem diodowym, 9-poziomowy falownik wielopoziomowy z zaciskiem diodowym.

  • Pięciopoziomowy falownik wielopoziomowy z zaciskiem diodowym wykorzystuje przełączniki, diody jeden kondensator, więc napięcie wyjściowe jest równe połowie wejściowego prądu stałego.
  • 9-poziomowy wielopoziomowy falownik z zaciskiem diodowym wykorzystuje przełączniki, kondensatory diodowe są dwa razy większe niż 5-poziomowe falowniki zaciskane diodą. Więc wyjście jest czymś więcej niż wejściem.
5-poziomowy falownik wielopoziomowy z diodą zaciskową

5-poziomowy falownik wielopoziomowy z diodą zaciskową

Zastosowania wielopoziomowego falownika z diodą:

  • Statyczna kompensacja zmienna
  • Napędy silnikowe o zmiennej prędkości
  • Połączenia systemu wysokiego napięcia
  • Linie przesyłowe wysokiego napięcia DC i AC

Wielopoziomowy falownik kondensatorów latających:

Główną koncepcją tego falownika jest użycie kondensatorów. Jest to połączenie szeregowe ogniw przełączających zaciśniętych kondensatorem. Kondensatory przenoszą ograniczoną ilość napięcia na urządzenia elektryczne. W tym falowniku stany przełączania są takie, jak w falowniku z zaciskiem diodowym. W tego typu falownikach wielopoziomowych diody zaciskowe nie są wymagane. Wyjście jest równe połowie wejściowego napięcia stałego. Jest to wada wielopoziomowego falownika z kondensatorami latającymi. Posiada również redundancję przełączania w fazie, aby zrównoważyć latające kondensatory. Może sterować przepływem mocy czynnej i biernej. Jednak z powodu przełączania wysokiej częstotliwości wystąpią straty przełączania.

EX: 5-poziomowe latające kondensatory wielopoziomowe falowniki, 9-poziomowe latające kondensatory wielopoziomowe falowniki.

  • Ten falownik jest taki sam, jak multiinwerter z zaciskiem diodowym
  • W tym falowniku używane są tylko przełączniki i kondensatory.
5-poziomowe kondensatory wielopoziomowe

5-poziomowe kondensatory wielopoziomowe

Zastosowania wielopoziomowego falownika kondensatorów latających

  • Sterowanie silnikiem indukcyjnym za pomocą obwodu DTC (bezpośredniej kontroli momentu obrotowego)
  • Statyczne było pokolenie
  • Zastosowania do konwersji AC-DC i DC-AC
  • Przetworniki z możliwością zniekształceń harmonicznych
  • Prostowniki sinusoidalne

Kaskadowy falownik wielopoziomowy z mostkiem H:

Kaskadowy wielopoziomowy falownik typu H-bride wykorzystuje kondensatory i przełączniki oraz wymaga mniejszej liczby elementów na każdym poziomie. Ta topologia składa się z szeregu komórek konwersji mocy, a moc można łatwo skalować. Połączenie pary kondensatorów i przełączników nazywa się mostkiem H i zapewnia oddzielne napięcie wejściowe DC dla każdego mostka H. Składa się z ogniw z mostkiem H, a każde ogniwo może dostarczać trzy różne napięcia, takie jak zero, dodatnie napięcie stałe i ujemne napięcie stałe. Jedną z zalet tego typu falowników wielopoziomowych jest to, że wymaga on mniejszej liczby elementów w porównaniu z falownikami z zaciskanymi diodami i falownikami z latającymi kondensatorami. Cena i waga falownika są mniejsze niż w przypadku dwóch falowników. Niektóre z nowych metod przełączania umożliwiają przełączanie miękkie.

Wielopoziomowe falowniki kaskadowe są stosowane w celu wyeliminowania nieporęcznego transformatora wymaganego w przypadku konwencjonalnych falowników wielofazowych, diod zaciskowych wymaganych w przypadku falowników z zaciskiem diodowym oraz kondensatorów latających wymaganych w przypadku falowników z kondensatorami pływającymi. Ale wymagają one dużej liczby izolowanych napięć do zasilania każdego ogniwa.

Np .: 5-poziomowy falownik z mostkiem H, 9-falownik wielopoziomowy z mostkiem H.

  • Ten falownik jest również taki sam, jak multiinwerter z zaciskiem diodowym.
Wielopoziomowy falownik z mostkiem H

Wielopoziomowy falownik z mostkiem H

Zastosowania kaskadowego falownika wielopoziomowego z mostkiem H.

  • Napędy silnikowe
  • Aktywne filtry
  • Napędy pojazdów elektrycznych
  • Wykorzystanie źródła prądu stałego
  • Kompensatory współczynnika mocy
  • Systemy łącza częstotliwości wstecznej
  • Współpraca z odnawialnymi źródłami energii.

Zalety falownika wielopoziomowego:

Wielopoziomowy konwerter ma kilka zalet, a mianowicie:

1. Napięcie w trybie wspólnym:

Wielopoziomowe falowniki wytwarzają napięcie w trybie wspólnym, zmniejszając obciążenie silnika i nie uszkadzając silnika.

2. Prąd wejściowy:

Falowniki wielopoziomowe mogą pobierać prąd wejściowy z niewielkimi zniekształceniami

3. Częstotliwość przełączania:

Wielopoziomowy falownik może pracować zarówno z podstawowymi częstotliwościami kluczowania, które są wyższą i niższą. Należy zauważyć, że niższa częstotliwość przełączania oznacza mniejsze straty przełączania i wyższą wydajność.

4. Zmniejszone zniekształcenia harmoniczne:

Technika selektywnej eliminacji harmonicznych wraz z wielopoziomową topologią powoduje, że całkowite zniekształcenia harmoniczne w przebiegu wyjściowym stają się niskie bez użycia jakiegokolwiek obwodu filtrującego.

Kredyt zdjęciowy:

  • Wielopoziomowy falownik z diodą 5 poziomu wg xplqa30.ieee
  • 5-poziomowe latające kondensatory wielopoziomowy falownik wg origin-ars
  • Wielopoziomowy falownik z mostkiem 5 H wg power.eecss