Mikä on AC-AC-muunnin ja sen toiminta

Mikä on AC-AC-muunnin ja sen toiminta

AC-AC-muuntimia käytetään muuntaa yhden taajuuden ja suuruuden omaavat AC-aaltomuodot AC-aaltomuodoksi toisella taajuudella toisella suuruudella. Tämä muunnos vaaditaan pääasiassa koneiden nopeuden ohjauksessa, myös matalataajuisissa ja vaihtelevan jännitteen suuruisissa sovelluksissa. Tiedämme, että on olemassa erityyppisiä kuormia, jotka toimivat erityyppisten kuormien kanssa virtalähteet kuten yksivaiheinen, kolmivaiheinen syöttö, ja syötteet voidaan erottaa myös jännitteen ja taajuusalueen perusteella.



AC-AC-muunnin

AC-AC-muunnin

Mikä on AC-AC-muunnin?

Tarvitsemme tietyn jännitteen ja tietyn taajuuden tiettyjen laitteiden tai koneiden käyttämiseen. Sillä induktiomoottoreiden nopeuden säätö , AC-AC-muuntimia (syklokonverttereita) käytetään pääasiassa. Halutun vaihtovirtalähteen saamiseksi todellisesta virtalähteestä tarvitsemme muuttujia, joita kutsutaan vaihtovirta-vaihtovirtamuuntimiksi.






AC-AC-muuntimien tyypit

AC-AC-muuntimet voidaan luokitella erityyppisiin:

  • Sykliset muuntimet
  • AC-AC-muuntimet DC-linkillä
  • Matriisimuuntimet
  • Hybridimatriisimuuntimet

1. Syklokonvertterit

Syklokonvertterit kutsutaan pääasiassa taajuusmuuttajiksi, jotka muuttavat vaihtovirran yhdellä tulotaajuudella vaihtovirraksi eri lähtötaajuudella ja joita voidaan käyttää myös vaihtovirran suuruuden muuttamiseen. Syklokonvertterit ovat edullisia DC-linkkien välttämiseksi ja monien vaiheiden, kuten AC - DC - AC, välttämiseksi, mikä ei ole taloudellista ja aiheuttaa enemmän tappioita. Vaaditun DC-linkin hinta vaihtelee käytetyn syöttötehon luokituksen mukaan.



Syklokonvertterit

Syklokonvertterit

Yllä oleva kuva esittää syklimuuntimen toimintaperiaatetta, jossa tuloaaltotaajuus muuttui muuttamalla tyristoreihin kohdistettua ammutuskulmaa. Vaihtamalla positiiviset ja negatiiviset raajan tyristorit, voimme saada vaihtelevan ulostulotaajuuden, joka voi olla joko ylös- tai alaspäin taajuus verrattuna tulotaajuuteen.

Syklokonvertterit luokitellaan eri tyyppeihin eri kriteerien perusteella


Syklokonvertterit koostuvat kahdesta raajasta, nimittäin positiivisesta raajasta, jota kutsutaan myös positiiviseksi muuntimeksi, ja negatiivisesta raajasta, jota kutsutaan myös negatiiviseksi muuntimeksi. Positivelimb toimii positiivisen puolijakson aikana ja negatiivinen osa negatiivisen puolisyklin aikana.

Syklokonvertterien luokitus käyttötavan mukaan:

Estä tilan syklokonvertterit

Nämä syklokonvertterit eivät tarvitse mitään rajoittavaa reaktoria, koska tässä tilassa vain yksi joko positiivinen tai negatiivinen osa johtaa kerrallaan, ja toinen osa on tukossa. Siksi tätä kutsutaan estotilan syklokonverttereiksi.

Kiertovirta-syklokonvertteri

Nämä syklokonvertterit tarvitsivat rajoittavaa reaktoria sekä positiivisen rajan että negatiivisen raajan käyttäytymisenä kerrallaan, ja siten reaktori asetetaan kiertovirran rajoittamiseksi. Koska molemmat raajat johtavat samanaikaisesti, järjestelmässä on kiertovirta, ja sitä kutsutaan siis kiertovirta-moodiksi.

Syklokonvertterien luokitus lähtöjännitteen vaiheiden lukumäärän perusteella

Yksivaiheiset syklokonvertterit

Nämä luokitellaan jälleen kahteen tyyppiin syöttövaiheiden lukumäärän perusteella.

1-Ø - 1- Ø Cylco-muunnin

1-Ø - 1- Ø Cylco-muunnin

1-Ø - 1- Ø Cylco-muunnin

Tämä syklokonvertteri muuntaa yksivaiheisen AC-aaltomuodon tulotaajuudella ja t-suuruudella AC-aaltomuodon lähtöön eri suuruudella ja taajuudella.

3-Ø - 1- Ø-vaiheinen syklokonvertteri

Tässä syklokonvertterissa on kolmivaiheinen vaihtovirtalähde tulotaajuudella ja suuruudella, ja se tuottaa lähtöä yksivaiheisena vaihtovirta-aaltomuotona, jolla on erilainen lähtötaajuus tai suuruus.

3-vaiheinen 1-vaiheinen syklokonverter

3-vaiheinen 1-vaiheinen syklokonverter

Vaiheinen syklokonverter 3-Ø - 3- Ø

Vaiheinen syklokonverter 3-Ø - 3- Ø

Vaiheinen syklokonverter 3-Ø - 3- Ø

Tässä syklokonvertterissa on kolmivaiheinen vaihtovirtalähde tulotaajuudella ja suuruudella ja tuottaa lähtöä kolmivaiheisena vaihtovirta-aaltomuotona, jolla on erilainen lähtötaajuus tai suuruus.

Syklokonvertterien luokitus positiivisten ja negatiivisten raajojen ampumakulman perusteella

Kirjekuoren syklokonvertterit

Tämän tyyppisissä syklokonverttereissa polttokulma on kiinteä sekä positiiviselle että negatiiviselle puolisyklille positiivisen puoliskosyklin aikana. Positiivisen muuntimen kohdalla polttokulma asetetaan α = 0 °, ja negatiivisen puolijakson aikana ampumiskulma asetetaan α = 180 °.

Samoin negatiivisen muuntimen kohdalla polttokulma asetetaan a = 180 °, positiivisen puolijakson aikana ja negatiivisen puolijakson aikana, ampumakulma on a = 0 °.

Vaiheohjatut syklokonvertterit

Tämän tyyppisiä syklokonverttereita käyttämällä voimme muuttaa lähtöjännitteen suuruutta ulostulotaajuuden lisäksi. Molempia voidaan muuttaa vaihtelemalla muuntimen ampumakulmaa.

Vaiheohjatut syklokonvertterit

Vaiheohjatut syklokonvertterit

2. AC-AC-muuntimet, joissa on DC-linkki

Vaihtovirta-AC-muuntimet, joissa on DC-linkki, koostuvat yleensä tasasuuntaajasta, DC-linkistä ja invertteristä, kuten tässä prosessissa AC muunnetaan tasavirraksi tasasuuntaajan avulla . DC-muuntamisen jälkeen DC-linkkiä käytetään DC-virran varastointiin ja sitten se muutetaan taas vaihtovirraksi invertterin avulla. AC-AC-muunninpiiri DC-linkillä on esitetty kuvassa.

Vaihtovirtamuuntimet, joissa on DC-linkki, luokitellaan kahteen tyyppiin:

Virtalähteen muunnin

Tämän tyyppisessä invertterissä tasasuuntaajan ja taajuusmuuttajan välisen yhteyden yhden tai molempien osien välissä käytetään yhtä tai kahta sarjainduktoria. Tässä käytetty tasasuuntaaja on vaiheohjattu kytkinlaite, kuten Tyristor Bridge.

Virtalähteen muunnin

Virtalähteen muunnin

Jännitelähteen muunnin

Tämän tyyppisessä muuntimessa DC-linkki koostuu shunttikondensaattorista ja tasasuuntaaja koostuu diodisillasta. Diodisillat ovat edullisia matalalle kuormitukselle, koska diodisillan aiheuttama AC-linjan vääristymä ja pieni tehokerroin ovat pienempiä kuin tyristorisilta.

Vaihtovirtamuuntimia, joissa on DC-linkki, ei kuitenkaan suositella suuritehoisille nimellisvirroille DC-linkkinä passiivinen komponentti vaadittu kapasiteetti kasvaa teholuokituksen kasvaessa. Suuren tehon varastointiin tarvitsemme suuren DC-varastoinnin isoja passiivikomponentteja, jotka eivät ole taloudellisia ja tehokkaita, koska häviöt kasvavat myös vaihtamalla vaihtovirta DC: ksi ja DC: ksi AC-prosessiksi.

Jännitelähteen muunnin

Jännitelähteen muunnin

3. Matriisimuuntimet

Matriisimuuntimia käytetään vaihtamaan vaihtovirta vaihtovirraksi suoraan ilman DC-linkkiä järjestelmän luotettavuuden ja tehokkuuden lisäämiseksi vähentämällä DC-linkkivarastoelementin kustannuksia ja häviöitä.
Matriisimuunnin koostuu kaksisuuntaisista kytkimistä, joita käytännössä ei ole tällä hetkellä, mutta jotka voidaan toteuttaa käyttämällä IGBT-kytkimiä, ja ne kykenevät johtamaan virtaa ja estämään molempien napaisuuksien jännitteen.

Matriisimuuntimet

Matriisimuuntimet

Matriisimuuntimet luokitellaan jälleen eri tyyppeihin käytettyjen komponenttien lukumäärän perusteella.

Harvinainen matriisimuunnin

Harvan matriisimuuntimen toiminta on identtinen suoran matriisimuuntimen kanssa, mutta tässä vaadittu kytkinmäärä on pienempi kuin suora matriisimuunnin, ja siten järjestelmän luotettavuutta voidaan parantaa vähentämällä ohjauksen monimutkaisuutta.
Harvaan matriisimuuntimeen tarvitaan 18 diodia, 15 transistoria ja 7 eristettyä ohjainpotentiaalia.

Erittäin matala matriisimuunnin

Diodien lukumäärä kasvaa, kun transistoreita on vähemmän kuin matalalla matriisimuuntimella, ja siten diodien suuremman määrän vuoksi johtohäviöt ovat suuret. Hyvin harvinaisen matriisimuuntimen toiminta on samanlainen kuin harva / suora matriisimuunnin.

30 diodia, 12 transistoria ja 10 eristettyä ohjainpotentiaalia tarvitaan hyvin harvaan matriisimuuntimeen.

Erittäin matala matriisimuunnin

Näitä käytetään pienen dynamiikan muuttuvanopeuksisissa käyttölaitteissa, koska tämän muuntimen tulovaihe on yksisuuntainen, ja tästä johtuen tulovirran perustason ja tulojännitteen välillä on sallittu vaihesiirto. Vastaavasti lähtöjännitteelle perus- ja lähtövirta on 30 °, ja siksi niitä käytetään pääasiassa pienen dynamiikan muuttuvanopeuksisille PSM-taajuusmuuttajille.

Erittäin harvaan matriisimuuntimeen tarvitaan 12 diodia, 9 transistoria ja 7 eristettyä ohjainpotentiaalia.

Hybridi-matriisimuunnin

Matriisimuuntimia, jotka muuntavat AC / DC / AC, kutsutaan Hybridimatriisimuuntimet ja samanlaiset kuin matriisimuuntimet, nämä hybridimuuntimet eivät myöskään käytä kondensaattoria, induktoria tai DC-linkkiä.

Nämä luokitellaan jälleen kahteen tyyppiin muuntamiseen tarvittavien vaiheiden lukumäärän perusteella, jos molemmat jännite ja virta muunnetaan yhdessä vaiheessa, niin sitä muunninta voidaan kutsua hybridi-suoramatriisimuuntimeksi.

Jos jännite ja virta muunnetaan kahdessa eri vaiheessa, niin sitä muunninta voidaan kutsua epäsuoraksi hybridi-matriisimuuntimeksi.

Esimerkki:

Syklokonvertteri tyristoreilla

Syklokonvertteriprojekti koskee yksivaiheisen induktiomoottorin nopeuden säätöä käyttämällä syklokonvertteritekniikkaa tyristoreiden kanssa. Induktiomoottorit ovat vakionopeuksisia koneita, joita käytetään usein monissa kodinkoneissa, kuten pesukoneissa, vesipumpuissa ja pölynimureissa.

Piiri koostuu syöttöjärjestelmästä (muuntajalla, tasasuuntaajalla ja säätimellä AC: n muuttamiseksi tasavirraksi), joka on kytketty mikrokontrolleriin, ja vaihtovirtaa ylläpidetään syklimuuntimessa. Mikrokontrolleri on kytketty optoisolaattoriin ja tilan valintaan. Syklokonvertteri on kytketty moottoriin.

Syklokonvertteri tyristoreilla

Syklokonvertteri tyristoreilla

Induktiomoottorin nopeutta voidaan muuttaa kolmessa vaiheessa: F, F / 2 ja F / 3. Mikrokontrolleri on kytketty liukukytkimillä ja näiden kytkimien tilaa voidaan muuttaa siten, että mikrokontrolleri toimittaa sopivat laukaisupulssit syklokonvertterityristorien kaksoissillalle. Laukaisupulssien vaihteluilla syklokonvertterin lähtöaaltomuodon taajuutta voidaan muuttaa. Täten voidaan saavuttaa yksivaiheisen induktiomoottorin nopeuden säätö.

Kyse on joistakin AC-AC-muuntimista sekä niiden lyhyt keskustelu ja toimintaperiaatteet. Näitä muuntimia löytyy enimmäkseen suurtehoista muuntolaitteista, jotka liittyvät tehoelektroniikan ohjaussovellukset . Jos haluat lisätietoja näiden muuntimien käytännön toteutuksesta, voit kirjoittaa meille kommentoimalla alla.

Valokuvahyvitykset: