Τι είναι ο τρέχων μετατροπέας πηγής: Εργασία και οι εφαρμογές του

Οι μετατροπείς χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της ισχύος από dc σε ac. Ο μετατροπέας πηγής τάσης (VSI) και η τρέχουσα πηγή αντιστροφέας (CSI) είναι δύο τύποι μετατροπέων, η κύρια διαφορά μεταξύ μετατροπέα πηγής τάσης και μετατροπέα πηγής ρεύματος είναι ότι η τάση εξόδου είναι σταθερή σε VSI και το ρεύμα εισόδου είναι σταθερό σε CSI. Το CSI είναι μια πηγή σταθερού ρεύματος που παρέχει AC στην είσοδο και ονομάζεται επίσης μετατροπέας dc-link στον οποίο το ρεύμα φόρτωσης είναι σταθερό. Αυτό το άρθρο περιγράφει τον τρέχοντα μετατροπέα πηγής.

Τι είναι ο τρέχων μετατροπέας πηγής;

Ο τρέχων μετατροπέας πηγής είναι επίσης γνωστός ως τρέχων τροφοδοτούμενος μετατροπέας που μετατρέπει την είσοδο dc σε ac και η έξοδος του μπορεί να είναι τριφασική ή μονοφασική. Σύμφωνα με τον ορισμό της τρέχουσας πηγής, μια ιδανική πηγή ρεύματος είναι το είδος της πηγής στην οποία το ρεύμα είναι σταθερό και είναι ανεξάρτητο από την τάση.

Έλεγχος μετατροπέα τρέχουσας πηγής

Η πηγή τάσης συνδέεται σε σειρά με μεγάλη τιμή επαγωγής (L_ρε) και αυτό ονόμασε το κύκλωμα ως την τρέχουσα πηγή. Το διάγραμμα κυκλώματος της τρέχουσας πηγής που τροφοδοτείται με μετατροπέα τροφοδοσίας μετατροπέα πηγής φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Τρέχουσα πηγή κινητήρα επαγωγής Fed Induction

Το κύκλωμα αποτελείται από έξι διόδους (D₁, Δ_δύο, Δ₃, Δ₄, Δ₅, Δ₆), έξι πυκνωτές (C₁, Γ_δύο, Γ₃, Γ₄, Γ₅, Γ₆έξι θυρίστορες (Τ₁, Τ_δύο, Τ₃, Τ₄, Τ₅, Τ₆) που καθορίζονται με διαφορά φάσης 60⁰. Η έξοδος του μετατροπέα είναι συνδεδεμένη στο επαγωγικός κινητήρας . Για δεδομένη ταχύτητα, η ροπή ελέγχεται μεταβάλλοντας το ρεύμα σύνδεσης dc I_ρεκαι αυτό το ρεύμα μπορεί να μεταβληθεί μεταβάλλοντας το V_ρε. Η αγωγή δύο διακοπτών στην ίδια υστέρηση δεν οδηγεί σε απότομη αύξηση ρεύματος λόγω της παρουσίας μεγάλης τιμής επαγωγής L_ρε.

Οι διαμορφώσεις της τρέχουσας πηγής που τροφοδοτούνται με μετατροπέα τροφοδοσίας με μετατροπέα, ανάλογα με την πηγή, φαίνονται στο παρακάτω σχήμα.

Μονάδες κινητήρα επαγωγής CSI

Όταν η πηγή είναι διαθέσιμη σε πηγή dc, το ελικόπτερο χρησιμοποιείται για να μεταβάλλει το ρεύμα. Όταν η πηγή είναι διαθέσιμη σε πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος τότε χρησιμοποιείται πλήρως ελεγχόμενος ανορθωτής για τη μεταβολή του ρεύματος εξόδου.

Closed Loop Slip Controlled CSI Drive with Regenerative Barking

Η ταχύτητα αναφοράς του σφάλματος κινητήρα (Δω_Μ) δίνεται στον ελεγκτή ταχύτητας που είναι συνήθως ελεγκτής VI και η έξοδος του ελεγκτή VI είναι η ταχύτητα ολίσθησης που δίνεται στον ρυθμιστή ολίσθησης που απαιτείται για τη ρύθμιση της ταχύτητας. Η ταχύτητα ολίσθησης δίνεται στον έλεγχο ροής και η έξοδος αυτού είναι ρεύμα αναφοράς I_ρε^*που πρέπει να ελεγχθεί. Η ταχύτητα ολίσθησης (ω_Κυρία) και πραγματική ταχύτητα (ω_Μ) προστίθενται και θα λαμβάνουν τη σύγχρονη ταχύτητα, από τη σύγχρονη ταχύτητα μπορούμε να προσδιορίσουμε τη συχνότητα.

Η εντολή συχνότητας δίνεται στο CSI επειδή ο μετατροπέας είναι πολύ ικανός να ελέγχει τη συχνότητα. Μπορούμε να ελέγξουμε την έξοδο του CSI αλλάζοντας το ρεύμα εισόδου. Το ρεύμα αναφοράς (I_ρε^*) και πραγματικό ρεύμα (I_ρε) προστίθεται και θα λάβει το σφάλμα του τρέχοντος (Δ I_ρε). Το σφάλμα του ρεύματος δίνεται στον τρέχοντα ελεγκτή ο οποίος ελέγχει το ρεύμα σύνδεσης dc και με βάση το ρεύμα σύνδεσης dc μπορούμε να ελέγξουμε το α, και αυτό το α θα αποφασίσει την τάση βάσει της οποίας μπορείτε να προσδιορίσετε, πόσο ρεύμα πρόκειται να αλλάξει. Αυτή είναι η μονάδα κλειστού βρόχου CSI ελεγχόμενη με αναγεννητική πέδηση. Αυτή είναι η λειτουργία μιας ελεγχόμενης ολίσθησης κλειστού βρόχου CSI με αναγεννητικό φρενάρισμα και το διάγραμμα κυκλώματος του φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Κλειστός δίσκος κλειστού βρόχου ελεγχόμενου CSI με αναγεννητικό φρενάρισμα

Το κύριο πλεονέκτημα της μονάδας τροφοδοσίας CSI είναι, είναι πιο αξιόπιστη από τη μονάδα τροφοδοσίας με τροφοδοσία με τάση και το μειονέκτημα είναι ότι έχει χαμηλότερο εύρος ταχύτητας, βραδύτερη δυναμική απόκριση, η μονάδα λειτουργεί πάντα σε κλειστό βρόχο και δεν είναι κατάλληλη για πολλαπλές - κινητήρα.

Τρέχων μετατροπέας πηγής με φορτίο R

Το διάγραμμα κυκλώματος του τρέχοντος μετατροπέα πηγής με φορτίο R φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Τρέχων μετατροπέας πηγής με φορτίο R

Το κύκλωμα αποτελείται από τέσσερις διακόπτες θυρίστορ (Τ₁, Τ_δύο, Τ₃, Τ₄), ΕΓΩ_μικρόείναι το ρεύμα πηγής εισόδου που είναι σταθερό και μπορείτε να δείτε ότι δεν υπάρχει συνδεδεμένη αντι-παράλληλη δίοδος. Το σταθερό ρεύμα παρέχεται συνδέοντας πηγές τάσης σε σειρά με μεγάλη αυτεπαγωγή. Γνωρίζουμε ότι η ιδιότητα της επαγωγής, ότι δεν θα επιτρέψει την ξαφνική αλλαγή στο ρεύμα, οπότε όταν συνδέουμε την πηγή τάσης με μεγάλη αυτεπαγωγή, τότε σίγουρα το ρεύμα που παράγεται σε αυτήν θα είναι σταθερό. Ο βασικός συντελεστής απόσβεσης του μετατροπέα πηγής ρεύματος με αντίσταση φορτίου είναι ίσος με έναν.

Παράμετροι του μετατροπέα τρέχουσας πηγής με φορτίο R

Εάν ενεργοποιήσουμε το Τ₁και Τ_δύοαπό 0 έως T / 2 τότε το ρεύμα εξόδου και η τάση εξόδου εκφράζονται ως

Εγώ₀= Εγώ_μικρό> 0

Β₀= Εγώ₀Ρ

Εάν ενεργοποιήσουμε το Τ₃και Τ₄από T / 2 έως T, τότε το ρεύμα εξόδου και η τάση εξόδου εκφράζονται ως

Εγώ₀= -Ι_μικρό> 0

Β₀= Εγώ₀Ρ<0

Η κυματομορφή εξόδου του τρέχοντος μετατροπέα πηγής με φορτίο R φαίνεται στο παρακάτω σχήμα

Κυματομορφή εξόδου του μετατροπέα ρεύματος πηγής με φορτίο R

Σε περίπτωση αντίστασης φορτίου, απαιτείται αναγκαστική αλλαγή. Από 0 έως T / 2, T₁και Τ_δύοδιεξάγονται και από T / 2 έως T, T₃& Τ₄διεξάγονται. Έτσι, η γωνία αγωγής κάθε διακόπτη θα είναι ίση με ᴨ και ο χρόνος αγωγής κάθε διακόπτη θα είναι ίσος με T / 2.

Η τάση εισόδου του αντιστατικού φορτίου εκφράζεται ως

Β_σε= V₀(από 0 έως T / 2)

Β_σε= -V₀(από T / 2 έως T)

Το ρεύμα εξόδου RMS και η τάση εξόδου RMS του αντιστατικού φορτίου CSI εκφράζονται ως

Εγώ_{0 (RMS)}= Εγώ_μικρό

Β_{0 (RMS)}= Εγώ_{0 (RMS)}Ρ

Το μέσο και RMS θυρίστορ ρεύμα του CSI με αντίσταση φορτίου είναι

Εγώ_{Τ (μέσος όρος)}= Εγώ_μικρό/δύο

Εγώ_{Τ (RMS)}= Εγώ_μικρό/ √2

Η σειρά Fourier του ρεύματος εξόδου και της τάσης εξόδου του CSI με αντίσταση φορτίου είναι

Το βασικό συστατικό του ρεύματος εξόδου RMS είναι

Εγώ_{01 (RMS)}= 2√2 / ᴨ * I_μικρό

Ο συντελεστής παραμόρφωσης του τρέχοντος μετατροπέα πηγής με φορτίο R είναι

g = 2√2 / ᴨ

Η συνολική αρμονική παραμόρφωση εκφράζεται ως

THD = 48,43%

Το θεμελιώδες συστατικό του μέσου και RMS θυρίστορ ρεύματος είναι

Εγώ_{T01 (μέσος όρος)}= Εγώ_{01 (μέγ.)}/ ᴨ

Εγώ_{T01 (RMS)}= Εγώ_{01 (μέγ.)}/ δύο

Η θεμελιώδης ισχύς του φορτίου εκφράζεται ως

Β_{01 (RMS)}*ΕΓΩ_{01 (RMS)}* cosϕ₁

Η συνολική ισχύς του φορτίου εκφράζεται ως

Εγώ_{0 (RMS)}^δύοR = V_{0 (RMS)}^δύο/ Ρ

Η τάση εισόδου V_σεείναι πάντα θετικό γιατί η ισχύς παραδίδεται πάντα από την πηγή στο φορτίο.

Τρέχων μετατροπέας πηγής με χωρητικό φορτίο ή φορτίο C

Το διάγραμμα κυκλώματος του χωρητικού φορτίου μετατροπέα πηγής ρεύματος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα

Τρέχων μετατροπέας πηγής με φορτίο C

Στην κυματομορφή από o έως T / 2, T₁και Τ_δύοενεργοποιούνται και το ρεύμα εξόδου είναι I₀= Εγώ_μικρό. Ομοίως από T / 2 έως T,Τ₃και Τ₄ενεργοποιούνται και το ρεύμα εξόδου είναι I₀= -Ι_μικρό.Έτσιη τρέχουσα κυματομορφή φόρτωσης δεν εξαρτάται από το φορτίο.Η κυματομορφή εξόδου του μετατροπέα CSI με C-Load φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Κυματομορφή εξόδου του μετατροπέα ρεύματος πηγής με φορτίο C

Η ολοκλήρωση της κυματομορφής ρεύματος εξόδου θα δώσει την τάση εξόδου. Εάν το ρεύμα εξόδου είναι ac τότε σίγουρα η τάση εξόδου είναι ac. Στο διάγραμμα κυκλώματος, λαμβάνεται το καθαρά χωρητικό φορτίο, έτσι το ρεύμα οδηγεί την τάση κατά 90⁰

Εγώ₀= Εγώ_ντο= C dV₀/ DT

Β₀(t) = 1 / C ∫ I_ντο(t) dt = 1 / C ∫ I₀DT

Η τάση εισόδου του φορτίου C είναι

Β _σε = V ₀ (από 0 έως T / 2)

Β_σε= -V₀(από T / 2 έως T)

Η τάση εξόδου είναι θετική ότανΤ₁και Τ_δύοδιεξάγονται από 0 έωςπ και πότεΤ₃και Τ₄διεξαγωγή από π έως 3π / 2 και στη συνέχεια από προεπιλογή τοΤ₁και Τ_δύομπαίνουν σε αντίστροφη μεροληψία λόγω του θετικού φορτίου τάσης, αυτό σημαίνει ότι σε αυτήν την περίπτωση είναι δυνατή η φυσική εναλλαγή ή η εναλλαγή φορτίου, σημαίνει ότι δεν χρειάζεται να τοποθετήσουμε ένα εξωτερικό κύκλωμα ή ένα εξωτερικό κύκλωμα μετατροπής για να απενεργοποιήσουμε το θυρίστορ T₁και Τ_δύο.Πρέπει να βρούμε τον χρόνο απενεργοποίησης του κυκλώματος όταν είναι δυνατή η φυσική μετατροπή. Ο χρόνος απενεργοποίησης του κυκλώματος εκφράζεται ως

ω₀τ_ντο=ᴨ/2

τ_ντο=ᴨ/2 ω₀

Παράμετροι του μετατροπέα τρέχουσας πηγής με φορτίο C

Το μέσο και RMS θυρίστορ ρεύμα εκφράζεται ως

Εγώ_{Τ (μέσος όρος)}= Εγώ_μικρό/δύο

Εγώ_{Τ (RMS)}= Εγώ_μικρό/ √2

Η σειρά Fourier του ρεύματος εξόδου και η τάση εξόδου του χωρητικού φορτίου είναι

Ο θεμελιώδης παράγοντας διάχυσης του CSI με C-load είναι ίσος με μηδέν.

Το θεμελιώδες συστατικό της ισχύος εξόδου εκφράζεται ως

Π₀₁= V_{01 (RMS)}Εγώ_{01 (RMS)}Cos ϕ₁= 0

Το θεμελιώδες συστατικό του μέσου και RMS θυρίστορ ρεύματος είναι

Εγώ_{T01 (μέσος όρος)}= Εγώ_{01 (μέγ.)}/ ᴨ και εγώ_{T01 (RMS)}= Εγώ_{01 (μέγ.)}/ δύο

Η μέγιστη τάση εξόδου είναι

Β_{0 (μέγιστο)}= Εγώ_μικρόT / 4C

Η τιμή RMS της τάσης εισόδου είναι

Β_{σε (RMS)}= V_{o (μέγ.)}/ √3

Αυτές είναι οι παράμετροι του τρέχοντος μετατροπέα πηγής με το χωρητικό φορτίο.

Εφαρμογές

Οι εφαρμογές του τρέχοντος μετατροπέα πηγής είναι

• UPS μονάδες
• Γεννήτριες πλάσματος LT
• Κινητήρες AC
• Εναλλαγή συσκευών
• Επαγωγικοί κινητήρες για αντλίες και ανεμιστήρες

Πλεονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα του τρέχοντος μετατροπέα πηγής είναι

• Δεν απαιτείται δίοδος ανατροφοδότησης
• Η ανταλλαγή είναι απλή

Μειονεκτήματα

Τα μειονεκτήματα του τρέχοντος μετατροπέα πηγής είναι

• Χρειάζεται ένα επιπλέον στάδιο μετατροπής
• Στο ελαφρύ φορτίο, έχει πρόβλημα σταθερότητας και αργή απόδοση

Επομένως, αυτό είναι όλο μια επισκόπηση του τρέχοντος μετατροπέα πηγής , συζητείται ο τρέχων μετατροπέας πηγής, ολισθαίνοντος κλειστού βρόχου ολίσθηση CSI με αναγεννητική πέδηση, συζητείται ο μετατροπέας πηγής ρεύματος με φορτίο R, εφαρμογές, πλεονεκτήματα, μειονεκτήματα. Εδώ, είναι μια ερώτηση για εσάς ποια είναι η τρέχουσα αρχή λειτουργίας του μετατροπέα πηγής;