Ciklokonverteri - vrste, rad i primjena

Napajanja se mogu svrstati u dvije široke kategorije, jedna je izmjenična, a druga istosmjerna. Kao što znamo može se generirati samo izmjenična struja, a budući da je ekonomičnije, koristimo izmjeničnu struju za prijenos, pa tako većina električnih strojeva / uređaja radi na izmjeničnu struju. Ali standardni napon i frekvencija koji se isporučuju iz proizvodnih stanica možda neće biti dovoljno dobri za pogon određenih industrijskih strojeva. U tim slučajevima koristimo pretvarače i pretvarače za pretvaranje jednog oblika napajanja u drugi oblik, poput različitog napona, struje ili frekvencije. Ciklokonveter je jedan takav pretvarač koji pretvara izmjeničnu snagu u jednoj frekvenciji u izmjeničnu snagu podesive frekvencije. U ovom ćemo članku saznati više o ovim Cycloconverterima, njihovom radu i aplikacijama.

Što je Cycloconverter?

Standardna definicija za Cycloconverters iz Wikipedije glasi kako slijedi: „ Cycloconverter (CCV) ili cikloinverter pretvara konstantni napon, konstantni frekvencijski oblik izmjeničnog vala u drugi izmjenični val niže frekvencije sintetiziranjem izlaznog valnog oblika iz segmenata opskrbe izmjeničnim naponom bez intermedijara DC veza ”

Jedno posebno svojstvo Cycloconvertera je da u procesu pretvorbe ne koristi istosmjernu vezu, što ga čini vrlo učinkovitim. Pretvorba se vrši pomoću moćnih elektroničkih prekidača poput tiristora i prebacivanjem na logičan način. Ti će se tiristori obično razdvojiti na dvije polovice, pozitivnu i negativnu polovicu. Svaka polovica će se provoditi okretanjem tijekom svakog polucikla izmjeničnog oblika, omogućujući dvosmjerni protok snage. Za sada zamislite Cycloconvertere kao crnu kutiju koja uzima ulazni napon izmjenične struje fiksnog napona fiksne frekvencije kao izlaz i daje varijabilnu frekvenciju, promjenjivi napon kao izlaz, kao što je prikazano na donjoj ilustraciji.

Dok prolazimo kroz članak, naučit ćemo što bi se moglo događati unutar ove crne kutije.

Zašto su nam potrebni ciklokonverteri?

Dobro, sada znamo da ciklokonveteri pretvaraju izmjeničnu snagu fiksne frekvencije u izmjeničnu snagu promjenjive frekvencije. Ali zašto to trebamo učiniti? Koja je prednost AC napajanja koje mijenja frekvenciju?

Odgovor na ovo pitanje je Kontrola brzine. Ciklokonveteri se opsežno koriste za pogon velikih motora poput onog koji se koristi u valjaonicama, kugličnim mlinovima, cementnim obradama itd. Izlazna frekvencija ciklokonvertera može se svesti na nulu, što nam pomaže da pokrenemo vrlo velike motore s punim opterećenjem pri minimalnoj brzini, a zatim postupno povećavati brzinu motora povećanjem izlazne frekvencije. Prije izuma ciklokonvertora, ti se veliki motori moraju potpuno isprazniti, a nakon pokretanja motora moraju se postupno učitavati što rezultira potrošnjom vremena i snage.

Vrste ciklokonvetera:

Na temelju izlazne frekvencije i broja faza u ulaznom izvoru izmjenične struje, ciklokonverteri se mogu klasificirati kao dolje

1. Pojačani ciklokonverteri

2. Ste-Down ciklokonverteri

1. Jednofazni u jednofazni ciklokonvertor
2. Trofazni u jednofazni ciklokonvertor
3. Trofazni u trofazni ciklokonvertor

Step-Up Cycloconverters: Step-Up CCV, kao što naziv govori, ovaj tip CCV daje izlaznu frekvenciju veću od one ulazne frekvencije. Ali nije široko korišten jer nema veliku primjenu čestica. Za većinu aplikacija potrebna je frekvencija manja od 50 Hz, što je zadana frekvencija ovdje u Indiji. Također će Step-Up CCV zahtijevati prisilnu komutaciju što povećava složenost kruga.

Step-Down Cycloconverters: Step-Down CCV, kao što ste već mogli dobro pretpostaviti.. samo pruža izlaznu frekvenciju koja je manja od ulazne frekvencije. Oni se najčešće koriste i rade uz pomoć prirodne komutacije, pa ih je stoga relativno lako izgraditi i rukovati. Postupni CCV dalje je klasificiran u tri vrste, kao što je prikazano u nastavku, u ovom ćemo članku detaljno razmotriti svaku od tih vrsta.

Osnovni princip iza ciklokonvertora:

Iako postoje tri različite vrste ciklokonvertora, njihov rad je vrlo sličan, osim broja energetskih prekidača prisutnih u krugu. Na primjer, jednofazni do jednofazni CCV imat će samo 6 elektroničkih prekidača (SCR), dok trofazni CCV može imati do 32 prekidača.

Minimalni minimum za Cycloconverter prikazan je gore. Imat će sklopni krug s obje strane opterećenja, jedan će krug funkcionirati tijekom pozitivnog poluciklusa izvora izmjenične struje, a drugi krug tijekom negativnog poluciklusa. Obično će se sklopni krug pokazati pomoću SCR-a kao elektroničkog uređaja snage, ali u modernom CCV-u možete pronaći da SCR zamjenjuju IGBT-ovi, a ponekad čak i MOSFET-ovi.

Preklopnim krugovima također će trebati upravljački krug koji upućuje Power elektronički uređaj kada treba provoditi i kada isključiti. Ovaj upravljački krug obično će biti mikrokontroler i također može imati povratnu informaciju s izlaza kako bi oblikovao sustav zatvorene petlje. Korisnik može kontrolirati vrijednost izlazne frekvencije podešavanjem parametara u upravljačkom krugu. Koriste se diode u gornjem dijagramu da predstavlja smjer strujanja struje. Pozitivni sklopni krug uvijek dovodi struju u teret, a negativni sklopni krug uvijek spušta struju iz tereta.

Jednofazni u jednofazni ciklokonverteri:

Jednofazni do jednofazni CCV vrlo se rijetko koristi, ali da bismo razumjeli rad CCV-a, prvo ga treba proučiti kako bismo mogli razumjeti trofazni CCV. Jednofazni do jednofazni CCV ima dva para kruga ispravljača s punim valom, od kojih se svaki sastoji od četiri SCR. Jedan set postavljen je ravno, dok je drugi postavljen u paralelnom smjeru, kao što je prikazano na donjoj slici.

Svi terminali vrata SCR-a bit će povezani s upravljačkim krugom koji nije prikazan u gornjem krugu. Ovaj upravljački krug bit će odgovoran za pokretanje SCR-a. Da bismo razumjeli rad kruga, pretpostavimo da je ulazna izmjenična struja frekvencije 50Hz, a opterećenje čisto otporno opterećenje i kut paljenja SCR (α) 0 °. Budući da je kut pucanja na 0 °, SCR će se kad se uključi djelovati poput diode u smjeru prema naprijed, a kada se ugasi djelovat će poput diode u obrnutom smjeru. Analizirajmo donji oblik vala kako bismo shvatili kako se frekvencija silazi pomoću CCV-a

Valni oblik frekvencije napona napajanja označen je s Vs, a valni oblik frekvencije izlaznog napona Vo. Ovdje pokušavamo pretvoriti frekvenciju opskrbnog napona do 1/4 ^og njene vrijednosti. Dakle, za prva dva ciklusa opskrbnog napona koristit ćemo pozitivni mostovni ispravljač, a za sljedeća dva ciklusa negativni mostovni ispravljač. Tako imamo četiri pozitivna impulsa u pozitivnom, a zatim četiri u negativnom području, kao što je prikazano u valnom obliku izlazne frekvencije Vo. Trenutni valni oblik za ovaj krug bit će isti kao valni oblik napona, jer se pretpostavlja da je opterećenje isključivo otporno. Iako će se veličina valnog oblika mijenjati na temelju vrijednosti otpora opterećenja.

Izlazna frekvencija je zastupljena pomoću točkastu liniju na Vo valnog oblika, jer ona mijenja polaritet samo za svaka dva ciklusa oblika ulaznog signala izlaz frekvencije sa 1/4 ^th ulazne frekvencije, u našem slučaju za ulazne frekvencije 50Hz na izlazna frekvencija bit će (1/4 * 50) oko 12,5Hz. Ovom izlaznom frekvencijom može se upravljati promjenom mehanizma okidanja u upravljačkom krugu.

Trifazni u jednofazni ciklokonverteri:

Trofazni jednofazni CCV također je sličan jednofaznom CCV jednofaznom CCV-u, ali ovdje je ulazni napon trofazni, a izlazni napon jednofazni s promjenjivom frekvencijom. Sklop također izgleda vrlo slično, osim što će nam trebati 6 SCR u svakom setu ispravljača, jer moramo ispraviti trofazni izmjenični napon.

Ponovno će se terminali vrata SCR-a spojiti na upravljački krug za njihovo aktiviranje, a opet se izrađuju iste pretpostavke kako bi se rad razumio lako. Također postoje dvije vrste trofaznih do jednofaznih CCV-ova, prvi tip imat će poluvalni ispravljač i za pozitivni i za negativni most, a drugi tip imat će cjeloviti ispravljač kao što je gore prikazano. Prva vrsta se ne koristi često zbog slabe učinkovitosti. Također u punovalnom tipu oba mostovna ispravljača mogu generirati napone u oba polariteta, ali pozitivni pretvarač može napajati struju (izvor) samo u pozitivnom smjeru, a negativni pretvarač može odvoditi struju samo u negativnom smjeru. To omogućuje CCV-u rad u četiri kvadranta. Ova četiri kvadranta su (+ V, + i) i (-V, -i) u načinu ispravljanja i (+ V, -i) i (-V,-i) u načinu inverzije.

Trifazni do trofazni ciklokonverteri:

Trofazni do trofazni CCV najčešće su korišteni jer mogu izravno pokretati trofazna opterećenja poput motora. Opterećenje za trofazni CCV obično će biti opterećenje povezano s trofaznom zvijezdom poput namota statora motora. Ovi pretvarači uzimaju trofazni izmjenični napon s fiksnom frekvencijom kao ulaz i daju trofazni izmjenični napon s promjenjivom frekvencijom.

Postoje dvije vrste trofaznog CCV-a, onaj koji ima poluvalni pretvarač i drugi s pretvaračem punog vala. Model poluvalnog pretvarača naziva se i 18-tiristorski ciklokonverteri ili 3-impulsni ciklokonverteri. Pretvarač punih valova naziva se 6-impulsni ciklokonverteri ili 36-tiristorski ciklokonverteri. 3-impulsni ciklokonverter prikazan je na donjoj slici

Ovdje imamo šest kompleta ispravljača od kojih su po dva dodijeljena za svaku fazu. Rad ovog CCV-a sličan je jednofaznom CCV-u, osim što ovdje ispravljači mogu ispraviti samo pola vala, a isto se događa u sve tri faze

Prijave:

Ciklokonverteri imaju veliki niz industrijske primjene, slijede nekoliko

• Brušenje mlinova
• Teške perilice rublja
• Mine Winders
• HVDC dalekovodi
• Napajanje zrakoplova
• SVG (statički VAR generatori)
• Brodski pogonski sustav