Тиристорен CycloConverter и неговите приложения

Тиристорен CycloConverter и неговите приложения

Циклоконверторът е честотен преобразувател от едно ниво на друго, който може да променя мощността на променлив ток от една честота на променлива мощност на друга честота. Ето, един AC-AC процес на преобразуване се извършва с промяна на честотата. Следователно той също се нарича честотен чейнджър. Обикновено изходната честота е по-малка от входната честота. Изпълнението на схемата за управление е сложно поради огромния брой SCR. Микроконтролерът или DSP или микропроцесорът се използва в управляващи вериги.



CycloConverter

CycloConverter

Цикло-преобразувателят може да постигне преобразуване на честотата в един етап и гарантира, че напрежението и честотите са контролируеми. В допълнение, необходимостта от използване превключващи вериги не е необходимо, защото използва естествена комутация. Предаването на мощност в рамките на циклоконвертор се извършва в две посоки.






Има два вида циклоконвертори

Повишаване на циклоконвертора:



Тези типове използват нормална комутация и дават изход при по-високи честоти от тази на входа.

Стъпка надолу Cycloconverter:


Този тип използва принудителна комутация и води до изход с честота по-ниска от тази на входа.

Циклоконверторите са допълнително класифицирани в три категории, както е обсъдено по-долу.

Еднофазна до Еднофазна

Този циклоконвертор има два преобразувателя на пълни вълни, свързани обратно към гърба. Ако единият преобразувател работи, другият е деактивиран, през него не преминава ток.

Трифазен до Еднофазен

Този циклоконвертор работи в четири квадранта, които са (+ V, + I) и (-V, -I) като режими на коригиране, а (+ V, -I) и (-V, + I) са режимите на инверсия.

Трифазен до трифазен

Този циклоконвертор се използва главно в системи с променлив ток, които работят на трифазни индукционни и синхронни машини.

Въвеждане на еднофазен в еднофазен циклоконвертор с използване на тиристори

Циклоконверторът има четири тиристора, разделени на две Тиристорни банки , т.е. положителна банка и отрицателна банка на всяка. Когато положителният ток тече в товара, изходното напрежение се контролира чрез фазов контрол на двата тиристора с положителен решетка, докато тиристорите с отрицателна решетка се изключват и обратно, когато отрицателният ток тече в товара.

Оперативна илюстрация на еднофазен циклоконвертор

Оперативна илюстрация на еднофазен циклоконвертор

Перфектните изходни форми на вълната за синусоидален ток на натоварване и различни фазови ъгли на натоварване са показани на фигура по-долу. Важно е непрекъснато да държите непроводящия тиристорен масив изключен, в противен случай мрежата може да бъде късо съединена чрез двата тиристорни решетки, което да доведе до изкривяване на формата на вълната и възможна повреда на устройството от късотоковия ток.

Идеализирани вълнови форми на изхода

Идеализирани вълнови форми на изхода

Основен контролен проблем на цикло-конвертора е как да се разменят банките за възможно най-кратко време, за да се избегне изкривяване, като същевременно се гарантира, че двете банки не извършват едновременно.

Често допълнение към силовата верига, което премахва изискването да се държи една банка изключена, е да се постави индуктор с централен отвор, наречен индуктор на циркулиращия ток между изходите на двете банки.

И двете банки вече могат да провеждат заедно, без да прекъсват мрежата. Също така, циркулиращият ток в индуктора поддържа и двете банки да работят през цялото време, което води до подобрени форми на вълната на изхода.

Дизайн на циклоконвертор с помощта на тиристори

Този проект е предназначен да контролира скоростта на a еднофазен асинхронен двигател в три стъпки чрез използване на техника на циклоконвертор от тиристори. A.C Motors имат големите предимства, че са относително евтини и много надеждни.

Блокова диаграма на тиристорен CycloConverter

Блокова диаграма на тиристорен CycloConverter

Изискване за хардуерни компоненти

DC захранване от 5V, Микроконтролер (AT89S52 / AT89C51), Оптоизолатор (MOC3021), Еднофазен асинхронен двигател, Бутони, SCR, LM358 IC , Резистори, Кондензатори.

Откриване на напрежение с нулево напрежение

Откриване на кръстосано нулево напрежение означава форма на вълната на захранващото напрежение, която преминава през нулево напрежение за всеки 10msec от 20msec цикъл. Използваме 50Hz AC сигнал, общият период от време на цикъла е 20msec (T = 1 / F = 1/50 = 20msec), в който за всеки половин цикъл (т.е. 10ms) трябва да получим нулеви сигнали.

Откриване на напрежение с нулево напрежение

Откриване на напрежение с нулево напрежение

Това се постига чрез използване на пулсиращ DC след мостовия токоизправител преди филтриране. За тази цел използваме блокиращ диод D3 между пулсиращия DC и филтърният кондензатор за да можем да получим пулсиращ DC за употреба.

Пулсиращият DC се дава на потенциален делител от 6.8k и 6.8K, за да се получи изход около 5V пулсиращ от 12V пулсиращ, който е свързан към неинвертиращия вход на сравнителния щифт 3. Тук, Op-amp се използва като компаратор.

5V DC се дава на a потенциален разделител от 47k и 10K, което дава изход от около 1.06V и което е свързано с инвертиращ входен пин № 2. Едно съпротивление от 1K се използва от изходния пин 1 към входния пин 2 за обратна връзка.

Както знаем, принципът на компаратора е, че когато неинвертиращият терминал е по-голям от инвертиращия терминал, тогава изходът е логически висок (захранващо напрежение). По този начин пулсиращият DC на щифт № 3 се сравнява с фиксирания DC 1.06V на щифт № 2.

O / p на този компаратор се подава към инвертиращия терминал на друг компаратор. Неинвертиращият терминал на този сравнителен щифт № 5 получава фиксирано референтно напрежение, т.е. 2.5V, взето от делител на напрежение, образуван от резистори от 10k и 10k.

По този начин получаваме ZVR (Zero Voltage Reference). След това този ZVR се използва като входни импулси към микроконтролера.

ZVS форма на вълната

ZVS форма на вълната

Процедура на работа на циклоконвертора

Връзките на веригата са показани в горната схема. Проектът използва референтна стойност на нулевото напрежение, както е описано по-горе на пин №. 13 от Микроконтролера. Осем Опто - Изолатори MOC3021 се използват за управление на 8 SCR U2 до U9.

4 SCR (силиконови изправители) използвано в пълен мост е в антипаралел с друг набор от 4 SCR, както е показано на диаграмата. Така задействаните импулси, генерирани от MC според написаната програма, осигуряват входно състояние на Opto - изолатора, който задвижва съответния SCR.

Само един Opto U17, управляващ SCR U2, е показан по-горе, докато всички останали са подобни на схемата. SCR получава проводимост за 20ms от 1-ви мост и следващите 20ms от 2-ри мост, за да получи изхода в точка № - 25 и 26, общият период от време на един цикъл на променлив ток от 40ms, който е 25 Hz.

По този начин F / 2 се доставя към товара, докато ключ 1 е затворен. По същия начин, за F / 3 проводимостта се извършва за 30ms в 1-ви мост и следващите 30ms от следващия мост, така че общ период от време от 1 цикъл достига до 60ms, което от своя страна във F / 3, докато ключът -2 работи.

Основната честота от 50Hz е достъпна чрез задействане на двойка от 1-ви мост за 1-ви 10ms и за следващите 10ms от следващия мост, докато двата превключвателя се поддържат в състояние „OFF“. Обратният ток, протичащ в затворите на SCR, е Opto - изолационен изход.

Приложения на Cycloconverter

Приложенията включват контрол на скоростта на променливотокови машини като Той се използва главно в електрическа тяга, променливотокови двигатели с променлива скорост и индукционно отопление.

  • Синхронни двигатели
  • Мелнични задвижвания
  • Корабни задвижвания
  • Мелнички за смилане

Надявам се, че ясно сте разбрали тема на Cycloconverter , това е честотен преобразувател от едно ниво на друго, който може да промени променливотоковото захранване от една честота към променливотоковото захранване на друга честота. Ако има допълнителни въпроси по тази тема или по електрическите и електронните проекти, оставете раздела за коментари по-долу.