Το Cycloconverter είναι ένας μετατροπέας συχνότητας από το ένα επίπεδο στο άλλο, ο οποίος μπορεί να αλλάξει την ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος από μία συχνότητα σε εναλλασσόμενη ισχύ σε άλλη συχνότητα. Εδώ, ένα Διαδικασία μετατροπής AC-AC γίνεται με αλλαγή συχνότητας. Ως εκ τούτου αναφέρεται επίσης ως αλλαγή συχνότητας. Κανονικά, η συχνότητα εξόδου είναι μικρότερη από τη συχνότητα εισόδου. Η υλοποίηση του κυκλώματος ελέγχου είναι περίπλοκη λόγω του τεράστιου αριθμού SCR. Ο μικροελεγκτής ή DSP ή ο μικροεπεξεργαστής χρησιμοποιείται σε κυκλώματα ελέγχου.
CycloConverter
Ένας κύκλος-μετατροπέας μπορεί να επιτύχει μετατροπή συχνότητας σε ένα στάδιο και διασφαλίζει ότι η τάση και οι συχνότητες είναι ελεγχόμενες. Επιπλέον, η ανάγκη χρήσης κυκλώματα εναλλαγής δεν είναι απαραίτητο γιατί χρησιμοποιεί φυσική μεταβολή. Η μεταφορά ισχύος εντός ενός κυκλώματος μετατροπέα πραγματοποιείται σε δύο κατευθύνσεις.
Υπάρχουν δύο τύποι Κυκλομετατροπέων
Βήμα Cycloconverter:
Αυτοί οι τύποι χρησιμοποιούν κανονική εναλλαγή και δίνουν έξοδο σε υψηλότερες συχνότητες από αυτήν της εισόδου.
Βήμα Cycloconverter:
Αυτός ο τύπος χρησιμοποιεί αναγκαστική μετατροπή και οδηγεί σε έξοδο με συχνότητα χαμηλότερη από αυτήν της εισόδου.
Οι κυκλο-μετατροπείς ταξινομούνται περαιτέρω σε τρεις κατηγορίες όπως συζητείται παρακάτω.
Μονοφασική έως Μονοφασική
Αυτός ο Cycloconverter έχει δύο μετατροπείς πλήρους κύματος συνδεδεμένους πλάτη με πλάτη. Εάν ένας μετατροπέας λειτουργεί, ο άλλος είναι απενεργοποιημένος, δεν περνάει ρεύμα.
Τριφασικό έως μονοφασικό
Αυτός ο Cycloconverter λειτουργεί σε τέσσερα τεταρτημόρια που (+ V, + I) και (−V, −I) είναι οι τρόποι διόρθωσης και (+ V, −I) και (−V, + I) είναι οι τρόποι αντιστροφής.
Τριφασικό έως Τριφασικό
Αυτός ο Cycloconverter χρησιμοποιείται κυρίως σε συστήματα μηχανών AC που λειτουργούν σε τριφασικές επαγωγικές και σύγχρονες μηχανές.
Εισαγωγή ενός μονοφασικού σε μονοφασικό κύκλο μετατροπέα με χρήση Thyristors
Ο Cycloconverter έχει τέσσερις Thyristors χωρισμένους σε δύο Τράπεζες Thyristor , δηλαδή, μια θετική τράπεζα και μια αρνητική τράπεζα καθενός. Όταν το θετικό ρεύμα ρέει στο φορτίο, η τάση εξόδου ελέγχεται με έλεγχο φάσης των δύο θετικών συστοιχιών Thyristors ενώ, η αρνητική συστοιχία Thyristors διατηρείται μακριά και αντίστροφα όταν το αρνητικό ρεύμα ρέει στο φορτίο.
Λειτουργική απεικόνιση ενός μονοφασικού μετατροπέα
Οι τέλειες κυματομορφές εξόδου για ένα ημιτονοειδές ρεύμα φορτίου και διάφορες γωνίες φάσης φορτίου φαίνονται στο σχήμα παρακάτω. Είναι σημαντικό να απενεργοποιείτε συνεχώς τη μη αγώγιμη συστοιχία Thyristor, διαφορετικά, το δίκτυο θα μπορούσε να βραχυκυκλωθεί μέσω των δύο συστοιχιών Thyristor, με αποτέλεσμα παραμόρφωση κυματομορφής και πιθανή αστοχία της συσκευής από το ρεύμα βραχυκυκλώματος.
Μια ιδανική κυματομορφή εξόδου
Ένα σημαντικό πρόβλημα ελέγχου του κυκλο-μετατροπέα είναι ο τρόπος ανταλλαγής μεταξύ των τραπεζών το συντομότερο δυνατό για να αποφευχθεί η στρέβλωση, ενώ ταυτόχρονα διασφαλίζεται ότι οι δύο τράπεζες δεν συμπεριφέρονται ταυτόχρονα.
Μια κοινή προσθήκη στο κύκλωμα ισχύος που καταργεί την απαίτηση να διατηρηθεί μια τράπεζα εκτός λειτουργίας είναι να τοποθετηθεί ένας κεντρικός επαγωγέας που ονομάζεται επαγωγέας ρεύματος κυκλοφορίας μεταξύ των εξόδων των δύο τραπεζών.
Και οι δύο τράπεζες μπορούν τώρα να συμπεριφέρονται μαζί χωρίς βραχυκύκλωμα. Επίσης, το ρεύμα κυκλοφορίας στον επαγωγέα κρατά και τις δύο τράπεζες να λειτουργούν συνεχώς, με αποτέλεσμα βελτιωμένες κυματομορφές εξόδου.
Σχεδιασμός Cycloconverter με χρήση Thyristors
Αυτό το έργο έχει σχεδιαστεί για να ελέγχει την ταχύτητα ενός μονοφασικός επαγωγικός κινητήρας σε τρία βήματα χρησιμοποιώντας μια τεχνική Cycloconverter της Thyristors. Τα A.C Motors έχουν τα μεγάλα πλεονεκτήματα να είναι σχετικά φθηνά και πολύ αξιόπιστα.
Διάγραμμα μπλοκ του CycloConverter με βάση το Thyristor
Απαίτηση εξαρτημάτων υλικού
Τροφοδοσία συνεχούς ρεύματος 5V, Μικροελεγκτής (AT89S52 / AT89C51), Optoisolator (MOC3021), Μονοφασικός επαγωγικός κινητήρας, Πλήκτρα, SCR, LM358 IC , Αντιστάσεις, Πυκνωτές.
Διασταυρούμενη ανίχνευση μηδενικής τάσης
Διασταυρούμενη ανίχνευση τάσης μηδέν σημαίνει την κυματομορφή τάσης τροφοδοσίας που διέρχεται από μηδενική τάση για κάθε 10msec ενός κύκλου 20msec. Χρησιμοποιούμε σήμα 50Hz AC, η συνολική χρονική περίοδος κύκλου είναι 20msec (T = 1 / F = 1/50 = 20msec) στην οποία, για κάθε μισό κύκλο (δηλαδή 10ms) πρέπει να λαμβάνουμε μηδενικά σήματα.
Διασταυρούμενη ανίχνευση μηδενικής τάσης
Αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας παλλόμενο DC μετά τον ανορθωτή γέφυρας πριν φιλτραριστεί. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούμε μια δίοδο αποκλεισμού D3 μεταξύ παλλόμενου DC και ο πυκνωτής φίλτρου ώστε να μπορούμε να πάρουμε παλλόμενο DC για χρήση.
Το παλλόμενο DC δίνεται σε δυνητικό διαχωριστικό 6,8k και 6,8K για να παρέχει έξοδο περίπου 5V παλλόμενη από 12V παλλόμενη που συνδέεται με τη μη αναστρέψιμη είσοδο του πείρου σύγκρισης 3. Εδώ, το Το Op-amp χρησιμοποιείται ως συγκριτικό.
Το 5V DC δίνεται σε ένα πιθανός διαχωριστής των 47k και 10K που δίνει έξοδο περίπου 1,06V και που συνδέεται με την αντιστροφή του ακροδέκτη εισόδου 2. Χρησιμοποιείται μία αντίσταση του 1Κ από τον ακροδέκτη εξόδου 1 στον ακροδέκτη εισόδου 2 για ανατροφοδότηση.
Όπως γνωρίζουμε, η αρχή ενός συγκριτή είναι ότι όταν το μη αναστρέψιμο τερματικό είναι μεγαλύτερο από το τερματικό αντιστροφής, τότε η έξοδος είναι λογική υψηλή (τάση τροφοδοσίας). Έτσι, το παλλόμενο DC στον πείρο 3 συγκρίνεται με το σταθερό DC 1.06V στον πείρο 2.
Το o / p αυτού του συγκριτή τροφοδοτείται στο τερματικό αντιστροφής ενός άλλου συγκριτή. Ο μη αναστρέψιμος ακροδέκτης αυτού του πείρου αριθ. 5 έχει σταθερή τάση αναφοράς, δηλ. 2,5V που λαμβάνεται από ένα διαχωριστικό τάσης που σχηματίζεται από αντιστάσεις 10k και 10k.
Έτσι εντοπίζουμε το ZVR (Μηδενική τάση αναφοράς). Αυτό το ZVR χρησιμοποιείται στη συνέχεια ως παλμοί εισόδου στον Μικροελεγκτή.
Κυματομορφή ZVS
Διαδικασία εργασίας του Cycloconverter
Οι συνδέσεις κυκλώματος φαίνονται στο παραπάνω διάγραμμα. Το έργο χρησιμοποιεί αναφορά μηδενικής τάσης όπως περιγράφεται παραπάνω στον αριθμό αρ. 13 του μικροελεγκτή. Οκτώ Opto - Απομονωτές Το MOC3021 χρησιμοποιείται για οδήγηση 8 SCR U2 σε U9.
4 SCR (ελεγχόμενοι πυριτίου ανορθωτές) χρησιμοποιείται σε πλήρη γέφυρα είναι σε αντίθεση με ένα άλλο σετ 4 SCR όπως φαίνεται στο διάγραμμα. Οι παλμοί ενεργοποίησης που δημιουργούνται από το MC σύμφωνα με το πρόγραμμα που γράφεται παρέχει συνθήκη εισόδου στον Opto - isolator που οδηγεί το αντίστοιχο SCR.
Εμφανίζεται μόνο ένα Opto U17 που οδηγεί το SCR U2, ενώ όλα τα άλλα είναι παρόμοια σύμφωνα με το διάγραμμα κυκλώματος. Το SCR ξεκινά για 20ms από την 1η γέφυρα και τα επόμενα 20ms από τη 2η γέφυρα για να πάρει την έξοδο σε ένα σημείο - 25 & 26, η συνολική χρονική περίοδος ενός κύκλου AC των 40ms που είναι 25 Hz.
Έτσι το F / 2 παραδίδεται στο φορτίο ενώ ο διακόπτης 1 είναι κλειστός. Παρομοίως, για F / 3 η αγωγή πραγματοποιείται για 30ms στην 1η γέφυρα και τα επόμενα 30ms από την επόμενη γέφυρα, έτσι ώστε μια συνολική χρονική περίοδος 1 κύκλου να φτάσει στα 60ms που με τη σειρά τους στο F / 3 ενώ ο διακόπτης -2 λειτουργεί.
Η θεμελιώδης συχνότητα των 50Hz είναι διαθέσιμη ενεργοποιώντας ένα ζεύγος από την 1η γέφυρα για 1η 10ms και για τα επόμενα 10ms από την επόμενη γέφυρα, ενώ και οι δύο διακόπτες διατηρούνται σε κατάσταση 'OFF'. Το αντίστροφο ρεύμα που ρέει στις πύλες των SCR είναι έξοδος Opto - isolator.
Εφαρμογές του Cycloconverter
Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν τον έλεγχο της ταχύτητας των μηχανών εναλλασσόμενου ρεύματος όπως χρησιμοποιείται κυρίως στην ηλεκτρική έλξη, οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος έχουν μεταβλητή ταχύτητα και επαγωγική θέρμανση.
- Σύγχρονοι κινητήρες
- Mill Drives
- Προωθήσεις πλοίων
- Μύλοι λείανσης
Ελπίζω να έχετε κατανοήσει ξεκάθαρα το θέμα του Cycloconverter , είναι ένας μετατροπέας συχνότητας από το ένα επίπεδο στο άλλο, που μπορεί να αλλάξει την ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος από μία συχνότητα σε εναλλασσόμενη ισχύ σε άλλη συχνότητα. Εάν υπάρχουν περαιτέρω απορίες σχετικά με αυτό το θέμα ή σχετικά με τα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά έργα, αφήστε την ενότητα σχολίων παρακάτω.
