Tyristoripohjainen CycloConverter ja sen sovellukset

Tyristoripohjainen CycloConverter ja sen sovellukset

Syklokonvertteri on taajuusmuuttaja tasolta toiselle, joka voi muuttaa vaihtovirtaa yhdestä taajuudesta vaihtovirraksi toisella taajuudella. Tässä AC-AC-muunnosprosessi tehdään taajuuden muutoksella. Siksi sitä kutsutaan myös taajuusmuuttajaksi. Normaalisti lähtötaajuus on pienempi kuin tulotaajuus. Ohjauspiirin toteutus on monimutkaista SCR: ien valtavan määrän vuoksi. Mikrokontrolleria tai DSP: tä tai mikroprosessoria käytetään ohjauspiireissä.



CycloConverter

CycloConverter

Syklomuunnin voi saavuttaa taajuusmuunnoksen yhdessä vaiheessa ja varmistaa, että jännite ja taajuudet ovat hallittavissa. Lisäksi tarve käyttää kytkentäpiirit ei ole tarpeen, koska se käyttää luonnollista kommutointia. Sähkönsiirto syklokonvertterissa tapahtuu kahteen suuntaan.






Syklokonverttereita on kahta tyyppiä

Tehosta syklokonvertteria:



Nämä tyypit käyttävät normaalia kommutointia ja antavat lähdön korkeammilla taajuuksilla kuin tulo.

Vaihda alas syklokonvertteri:


Tämä tyyppi käyttää pakotettua kommutointia ja johtaa lähtöön, jonka taajuus on pienempi kuin tulon.

Syklokonvertterit luokitellaan edelleen kolmeen luokkaan, kuten jäljempänä käsitellään.

Yhdestä vaiheesta yksivaiheiseen

Tässä syklokonvertterissa on kaksi täysaaltomuunninta, jotka on kytketty taaksepäin. Jos yksi muunnin toimii, toinen on pois käytöstä, virta ei kulje sen läpi.

Kolmivaiheinen yksivaiheinen

Tämä syklokonvertteri toimii neljässä kvadrantissa, jotka ovat (+ V, + I) ja (−V, −I) oikaisutiloja ja (+ V, −I) ja (−V, + I) inversiomoodit.

Kolmivaiheinen kolmivaiheinen

Tätä syklokonvertteria käytetään pääasiassa vaihtovirtakonejärjestelmissä, jotka toimivat kolmivaiheisilla induktio- ja synkronikoneilla.

Johdanto yksivaiheisesta yksivaiheiseen syklokonvertteriin tyristoreilla

Cycloconverterissa on neljä tyristoria jaettuna kahteen Tyristoripankit eli positiivinen ja negatiivinen pankki. Kun positiivinen virta virtaa kuormituksessa, lähtöjännitettä ohjataan kahden positiivisen matriisityristorin vaiheohjauksella, kun taas negatiiviset matriisitytistorit pysyvät poissa päältä ja päinvastoin, kun negatiivinen virta virtaa kuormassa.

Toimintakuva yksivaiheisesta syklokonvertterista

Toimintakuva yksivaiheisesta syklokonvertterista

Täydelliset lähtöaaltomuodot sinimuotoiselle kuormavirralle ja erilaisille kuormitusvaihekulmille on esitetty alla olevassa kuvassa. On tärkeää pitää ei-johtava tyristoriryhmä aina pois päältä, muuten verkko voisi olla oikosulussa kahden tyristoriryhmän kautta, mikä johtaa aaltomuodon vääristymiin ja mahdolliseen laitteen vikaantumiseen oikosulkuvirrasta.

Idealisoidut lähtöaaltomuodot

Idealisoidut lähtöaaltomuodot

Syklimuuntimen merkittävä ohjausongelma on, kuinka vaihdetaan pankkien välillä mahdollisimman lyhyessä ajassa vääristymien välttämiseksi samalla, kun varmistetaan, että pankit eivät toimi samanaikaisesti.

Yhteinen lisäys virtapiiriin, joka poistaa vaatimuksen pitää yksi pankki pois päältä, on sijoittaa keskellä napautuva induktori, jota kutsutaan kiertovirta-induktoriksi, kahden pankin lähtöjen väliin.

Molemmat pankit voivat nyt toimia yhdessä oikosulussa. Myös kiertovirta induktorissa pitää molemmat pankit toiminnassa koko ajan, mikä johtaa parempiin lähtöaaltomuotoihin.

Syklokonvertterin suunnittelu tyristoreilla

Tämä projekti on suunniteltu ohjaamaan a yksivaiheinen induktiomoottori kolmessa vaiheessa käyttämällä Tyristorsin Cycloconverter-tekniikkaa. AC-moottoreilla on suuret edut suhteellisen halpana ja erittäin luotettavana.

Tyristoripohjaisen CycloConverterin lohkokaavio

Tyristoripohjaisen CycloConverterin lohkokaavio

Laitteistokomponenttien vaatimus

5 V: n tasavirtalähde, Mikrokontrolleri (AT89S52 / AT89C51), Optoisolaattori (MOC3021), yksivaiheinen induktiomoottori, painikkeet, SCR, LM358 IC , Vastukset, kondensaattorit.

Nollajännitteen ristitunnistus

Nollajännitteen ristitunnistuksella tarkoitetaan syöttöjännitteen aaltomuotoa, joka kulkee nollajännitteen läpi jokaista 20 ms: n jaksoa kohti. Käytämme 50 Hz: n vaihtosignaalia, jakson kokonaisjakso on 20 ms (T = 1 / F = 1/50 = 20 ms), jossa jokaisen puolisyklin (eli 10 ms) kohdalla meidän on saatava nolla signaalia.

Nollajännitteen ristitunnistus

Nollajännitteen ristitunnistus

Tämä saavutetaan käyttämällä sykkivää tasasuuntaajaa sillan tasasuuntaajan jälkeen ennen suodattamista. Tätä tarkoitusta varten käytämme estodiodia D3 sykkivän DC: n ja suodattimen kondensaattori jotta voimme saada sykkivän DC: n käyttöön.

Sykkivä DC annetaan potentiaalijakajalle 6,8 k ja 6,8 K, jotta saadaan noin 5 V: n lähtö, joka sykkii 12 V: n pulssista, joka on kytketty vertailutapin 3 ei-invertoivaan tuloon. Tässä Op-vahvistinta käytetään vertailijana.

5 V DC annetaan a potentiaalijakaja 47k ja 10K, joka antaa noin 1,06 V: n lähdön ja joka on kytketty invertoivaan tulotapiin nro 2. Yksi 1K: n vastus käytetään lähtönipistä 1 tulotapiin 2 palautetta varten.

Kuten tiedämme, vertailijan periaate on, että kun ei-invertoiva päätelaite on suurempi kuin käänteinen liitin, lähtö on loogisesti korkea (syöttöjännite). Täten sykkivää tasavirtaa nastassa 3 verrataan nastan 2 kiinteään tasavirtaan 1,06 V.

Tämän vertailijan o / p syötetään toisen vertailijan käänteiseen päätteeseen. Tämän vertailutapin nro 5 ei-invertoivalle liittimelle annetaan kiinteä referenssijännite, toisin sanoen 2,5 V, joka on otettu jännitteenjakajasta, jonka muodostavat vastukset 10k ja 10k.

Siten havaitaan ZVR (Zero Voltage Reference). Tätä ZVR: ää käytetään sitten mikropiirin tulopulsseina.

ZVS-aaltomuoto

ZVS-aaltomuoto

Syklokonvertterin toimintatapa

Piiriliitännät on esitetty yllä olevassa kaaviossa. Projektissa käytetään nollajänniteohjetta, kuten yllä on kuvattu tapissa nro. 13 mikrokontrollerista. Kahdeksan Optoeristimet MOC3021: tä käytetään 8 SCR: n U2: n ajamiseen U9: een.

4 SCR: t (piiohjatut tasasuuntaajat) käytettynä täydellä sillalla on vastakkainen toisen 4 SCR-sarjan kanssa, kuten kaaviossa esitetään. MC: n niin muodostamat käynnistyspulssit kirjoitetun ohjelman mukaisesti antavat tuloedellytyksen kyseistä SCR: ää käyttävälle Opto-eristimelle.

Vain yksi SCR U2: ta ajavasta Opto U17: stä on esitetty yllä, kun taas kaikki muut ovat samanlaisia ​​kuin piirikaavio. SCR saa johtavan 20 ms: n päässä ensimmäisestä sillasta ja seuraavien 20 ms: n päässä toisesta sillasta saadakseen lähdön pisteissä no - 25 & 26, yhden 40 ms: n vaihtosyklin kokonaisjakso, joka on 25 Hz.

Siten F / 2 toimitetaan kuormaan kytkimen 1 ollessa kiinni. Vastaavasti F / 3: lle johtuminen tapahtuu 30 ms: n päässä ensimmäisestä sillasta ja seuraavien 30 ms: n päässä seuraavasta sillasta siten, että yhden jakson kokonaisaika tulee 60 ms: iin, mikä puolestaan ​​F / 3: ssa kytkimen -2 ollessa toiminnassa.

50 Hz: n perustaajuus on käytettävissä käynnistämällä pari ensimmäisestä sillasta ensimmäisten 10 ms: n ajan ja seuraavat 10 ms seuraavasta sillasta, kun molemmat kytkimet pidetään OFF-tilassa. SCR: n porteissa virtaava vastavirta on Opto-eristimen lähtö.

Cycloconverter-sovellukset

Sovelluksia ovat muun muassa vaihtovirtakoneiden nopeuden säätö. Sitä käytetään pääasiassa sähköisessä vetolaitteessa, vaihtovirtamoottoreissa ja induktiolämmityksessä.

  • Synkronimoottorit
  • Mill Drives
  • Laivojen propulsiot
  • Hiomalaikat

Toivon, että olet selvästi ymmärtänyt aihe Cycloconverter , se on taajuusmuuttaja tasolta toiselle, joka voi muuttaa vaihtovirran yhdestä taajuudesta vaihtovirraksi toisella taajuudella. Jos sinulla on kysyttävää tästä aiheesta tai sähkö- ja elektroniikkaprojekteista, jätä alla oleva kommenttiosio.