Podstawowym zadaniem energoelektroniki jest przetwarzanie i sterowanie przepływem energii elektrycznej poprzez dostarczanie napięć i prądów w formie optymalnie dostosowanej do obciążeń użytkownika. Nowoczesne przekształtniki energoelektroniczne są wykorzystywane w bardzo szerokim spektrum zastosowań, takich jak zasilacze impulsowe, filtry mocy czynnej, sterowanie ruchem maszyn elektrycznych, systemy przetwarzania energii odnawialnej, rozproszone wytwarzanie energii, elastyczne systemy transmisji prądu przemiennego i technologia pojazdów itp. .
Przetwornice energoelektroniczne można znaleźć wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba modyfikacji formy energii elektrycznej za pomocą klasycznej elektroniki, w której prądy i napięcie elektryczne służą do przenoszenia informacji, natomiast w przypadku energoelektroniki przenoszą moc. Niektóre przykłady zastosowań układów energoelektronicznych to przetwornice DC / DC używane w wielu urządzeniach mobilnych, takich jak telefony komórkowe lub PDA oraz przetwornice AC / DC w komputerach i telewizorach. Energoelektronika na dużą skalę jest używana do kontrolowania setek megawatów przepływu mocy w naszym kraju. Niektóre z tych konwerterów omówiono poniżej.
Podwójny konwerter
Podwójny konwerter to połączenie prostownika i falownika, w którym następuje konwersja prądu przemiennego na prąd stały, a po niej następuje przemiana prądu stałego na prąd przemienny, gdzie obciążenie znajduje się pomiędzy. Podwójny konwerter może być jednofazowy lub trójfazowy. Podwójny konwerter składa się z dwóch mostków składających się z tyrystorów, z których jeden służy do prostowania, w którym prąd przemienny jest zamieniany na prąd stały, który można podać do obciążenia. Inny mostek tyrystorów służy do konwersji prądu stałego na prąd przemienny.
Jednofazowy podwójny konwerter
Jednofazowy konwerter podwójny wykorzystuje jedną fazę jako źródło, które jest podawane do przetwornika 1 podwójnego konwertera w celu prostowania, a następnie ładowania.
Zasada działania:
Wejście prądu przemiennego podane do przetwornika 1 w celu wyprostowania w tym procesie dodatni cykl wejściowy jest podawany do pierwszego zestawu tyrystorów spolaryzowanych w przód, co daje wyprostowane napięcie stałe w cyklu dodatnim, a także cykl ujemny jest podawany do zestawu tyrystorów spolaryzowanych wstecz, co daje napięcie stałe cykl ujemny uzupełniający wyjście wyprostowane w pełnym zakresie może być obciążone. Podczas tego procesu przetwornik 2 jest blokowany za pomocą cewki indukcyjnej. Jako tyrystor zaczyna przewodzić dopiero po podaniu impulsu prądowego do bramki i przewodzić w sposób ciągły aż do zatrzymania zasilania. Wyjście mostka tyrystorowego może wyglądać następująco, gdy jest on podawany na różne obciążenia.
Ponieważ konwerter podwójny obejmuje również konwersję prądu stałego na prąd przemienny, aby działał, przetwornik dwa jest zablokowany, wejścia prądu stałego stają się konwersją obciążenia na źródło prądu stałego.
Odpalanie tyrystorów:
Aby tyrystory przewodziły, impuls wyzwalający musi być podawany do ich bramki jednocześnie z napięciem sieciowym. Oddzielny obwód sterujący bramką musi być dodany do podwójnych mostków tyrystorowych konwertera Obwód sterowania bramką musi być równo zsynchronizowany z napięciem źródła, każde opóźnienie powoduje zerowe jitter i wahania częstotliwości zerowej. Aby temu zapobiec, obwody te muszą być wyposażone w pętle blokady fazy i komparatory.
Zastosowania jednofazowego przetwornika dwufazowego
- Sterowanie prędkością i kierunkiem w silnikach prądu stałego.
Sterowanie prędkością i polaryzacją silnika prądu stałego za pomocą jednofazowego przetwornika dwufazowego
Jednofazowy podwójny konwerter może być użyty do sterowania prędkością i kierunkiem obrotów współpracując z mikrokontrolerem, kombinacja czterech tyrystorów jest umieszczona po obu stronach silnika i silnik jest obciążony. Te tyrystory mogą być wyzwalane przez transoptor, który jest podłączony do portu mikrokontrolera.
Obroty silnika można zainicjować za pomocą transoptora, ustawiając zestaw tyrystora do wyzwalania, który jest umieszczony z jednej strony, a zmianę kierunku silnika można uzyskać przez wyzwolenie innego zestawu tyrystorów. Zmienność prędkości silnika można uzyskać poprzez SCR.
Wybór trybu i wybór prędkości to przełączniki współpracujące z mikrokontrolerem, przy użyciu tych przełączników można wybrać prędkość i obrót.
Jednofazowy - trójnożny konwerter AC / AC
Energoelektronika to zastosowanie elektroniki do konwersji mocy. Podkategorią konwersji mocy jest konwersja prądu przemiennego na prąd przemienny. Regulator napięcia AC na AC to konwerter, który kontroluje napięcie, prąd i średnią moc dostarczaną do obciążenia AC ze źródła AC. Istnieją dwa typy kontrolerów napięcia AC, jedno i trójfazowe.
Jednofazowy konwerter AC / AC to konwerter, który przekształca stałe napięcie wejściowe AC na zmienne napięcie wyjściowe AC o żądanej częstotliwości. Są stosowane w praktycznych obwodach, takich jak obwody ściemniacza światła, sterowanie prędkością silników indukcyjnych i sterowanie silnikami trakcyjnymi itp. Istnieje wiele istniejących technologii w jednofazowych przetwornicach AC / AC. Są one jednofazowe - dwie nogi, trzy nogi i cztery nogi. Przetwornice jednofazowe - dwu- i czterogwiazdkowe mają pewne wady - wymagają dużej liczby urządzeń zasilających, dużych obwodów sterujących, większej liczby przełączeń, a straty są zmniejszone tylko o połowę, aby kontrolować 50% mocy wyjściowej. Tak więc, aby przezwyciężyć te wady występujące w konwencjonalnie używanych przetwornikach, lepszym podejściem jest użycie jednofazowego trójfazowego przetwornika AC / AC.
Jedna faza - trzy nogi składa się z 3 nóg i 6 przełączników. Noga jest wspólna zarówno po stronie rusztu, jak i po stronie obciążenia. Noga wykonuje pracę prostownika, a sieć wykonuje pracę falownika. I w tym używamy Modulacja szerokości impulsów (PWM) techniki sterowania wyjściem przetwornika. Poniższy rysunek przedstawia konwerter jednofazowy z trzema nogami:
Podczas dodatniego półcyklu napięcia zasilania przełącza się Qg i Qa w przewodach prostownika i otrzymujemy wyprostowaną moc wyjściową na kondensatorze i na praca falownika Oprócz przełączników Qg i Qa ', wyłącznik Ql w odnodze po stronie obciążenia również został wyzwolony i otrzymujemy wyjście prądu przemiennego przez obciążenie. Podczas ujemnego półcyklu przełączniki Qa i Qg ’po stronie sieci przewodzą, co oznacza wyjście wyprostowane, a dla operacji inwersji oprócz przełączników Qa i Qg’, przełącznik Ql ’również został wyzwolony i otrzymujemy wyjście AC na obciążeniu. Dzięki zastosowaniu metody PWM do falownika jest dostarczane stałe napięcie wejściowe DC, a kontrolowane napięcie wyjściowe prądu przemiennego uzyskuje się poprzez regulację okresów włączania i wyłączania urządzeń falownika. Przełączniki w obwodzie przekształtnika w celu uzyskania poprawnej pracy, a także zmniejszenia harmonicznych. Zmieniając wartość wskaźnika modulacji możemy zmieniać szerokość impulsu zgodnie z naszą wygodą.
Zalety i zastosowania konwertera 3-nóg
- Napięcie wyjściowe DC na kondensatorze jest prawie podwojone w porównaniu z przetwornikiem czteroramiennym.
- Można poprawić moc znamionową i napięcie obwodu.
- Taką samą moc można uzyskać przy zmniejszonych stratach i przełączeniach. W związku z tym można poprawić wydajność i współczynnik mocy.
- Ten konwerter jest stosowany w obwodach zasilania bezprzerwowego (UPS) i w energoelektroniczne za uzyskanie czterech kwadrantowych operacji dysków.
