In industriellen Anwendungen werden zwei Formen von elektrischer Energie, Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC) verwendet. Konstante Spannung und konstanter Wechselstrom sind direkt verfügbar. Für unterschiedliche Anwendungen werden jedoch unterschiedliche Formen, unterschiedliche Spannungen und / oder unterschiedliche Ströme benötigt. Konverter werden benötigt, um unterschiedliche Formen zu erreichen. Diese Wandler werden als Gleichrichter, Zerhacker, Wechselrichter und Zyklokonverter klassifiziert.
Ein Zyklokonverter ist ein Gerät, das Wechselstrom mit einer Frequenz in Wechselstrom mit einer einstellbaren, aber niedrigeren Frequenz ohne Zwischenstrom oder Gleichstrom dazwischen umwandelt. Es kann ebenfalls als statisches Wiederholungsladegerät anerkannt werden und enthält siliziumgeregelte Gleichrichter. Cyclo-Wandler werden in sehr großen Frequenzumrichtern mit Nennleistungen von wenigen Megawatt bis zu vielen zehn Megawatt eingesetzt.
Das Prinzip des Zyklokonverters wird nachstehend unter Verwendung eines Einphasen-Einphasen-Zyklokonverters beschrieben.
Ein Einphasen-Eingangszyklokonverter ist unten gezeigt (a) 50 Hz, (b) 25 Hz, (c) 12,5 Hz Einphasen-Eingangs-Einphasen-Ausgangszyklokonverter ist unten gezeigt.
Der Gleichrichter wandelt eine einphasige oder dreiphasige Wechselspannung in eine variable Gleichspannung um. Chopper wandeln von Gleichstrom in variable Gleichspannung um. Wechselrichter wandeln von Gleichstrom in einphasigen oder dreiphasigen Wechselstrom mit variabler Frequenz und variabler Frequenz um. Zyklische Wandler wandeln von einphasigem oder dreiphasigem Wechselstrom in einphasigen oder dreiphasigen Wechselstrom mit variabler Frequenz und variabler Frequenz um. Ein Zyklokonverter hat vier Thyristoren, die in eine positive und eine negative Bank von jeweils zwei Thyristoren unterteilt sind.
Grundschema des Zyklokonverters:
Der Zyklokonverter wird wie unten gezeigt an einen Eingang zwischen 30 und 31 angeschlossen. Der Motor ist zwischen 25 und 26 angeschlossen.
Abhängig von den Auslöseimpulsen, die einem Satz von 8 SCRs zwischen ihrem Gate und ihrer Kathode zugeführt werden, erhalten wir F oder F / 2 oder F / 3.
Zyklokonverter
Arten von Zyklokonvertern:
Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Zyklokonvertern, die den Sperrmodus und den Umlaufmodus blockieren. Wenn der Laststrom positiv ist, liefert der positive Wandler die erforderliche Spannung und der negative Wandler ist blockiert. Angenommen, wenn der Laststrom negativ ist, liefert der negative Wandler die Spannung und der positive Wandler ist blockiert. Diese Operation wird als Blockiermodusoperation bezeichnet. Die Zyklokonverter, die diese Methode verwenden, werden als Blockiermodus-Zyklokonverter bezeichnet.
Wenn beide Konverter aktiviert sind, wird die Versorgung zufällig kurzgeschlossen. Um dies zu vermeiden, muss zwischen den Wandlern ein Intergruppenreaktor (IGR) angeschlossen werden. Wenn beide Wandler aktiviert sind, wird ein zirkulierender Strom erzeugt. Dies ist unidirektional, da die Thyristoren den Strom nur in eine Richtung fließen lassen. Die Zyklo-Wandler, die diesen Ansatz verwenden, werden als Umlaufstromwandler bezeichnet.
Blockiermodus-Zyklokonverter:
Blockiermodus-Zyklokonverter benötigen keinen Intergruppenreaktor (IGR). Abhängig von der Polarität ist einer der Konverter aktiviert. Der Blockiermodusbetrieb hat einige Vor- und Nachteile gegenüber dem Umlaufmodusbetrieb. Sie benötigen keine Reaktoren, daher sind Größe und Kosten geringer. Es ist immer nur ein Konverter in Leitung und nicht zwei. Während der Verzögerungszeit bleibt der Strom auf Null und verzerrt die Spannungs- und Stromwellenformen. Diese Verzerrung bedeutet komplexe harmonische Muster.
Umlaufstrom-Zyklokonverter:
In diesem Fall arbeiten beide Konverter jederzeit. Der große Nachteil ist, dass ein IGR benötigt wird. Die Anzahl der Geräte, die daran angeschlossen werden, ist doppelt so hoch wie die Anzahl der blockierenden Stromwandler.
Prinzipien von Zyklokonvertern:
Die Funktionsprinzipien von Zyklokonvertern können basierend auf der Art der an die Schaltung angelegten Eingangswechselstromversorgung in die folgenden drei Typen eingeteilt werden.
Einphasen-Einphasen-Zyklokonverter:
Das Verständnis der Funktionsprinzipien von Zyklokonvertern sollte mit einphasigen zu einphasigen Zyklokonvertern beginnen. Dieser Wandler hat eine Back-to-Back-Verbindung von zwei Vollweggleichrichtern. Angenommen, um ein Viertel der Eingangsspannung am Ausgang zu erhalten, versorgt der positive Wandler in den ersten beiden Zyklen von Vs die Last mit Strom und richtet die Eingangsspannung gleich. In den nächsten zwei Zyklen liefert der negative Wandler Strom in umgekehrter Richtung. Wenn einer der Wandler arbeitet, ist der andere deaktiviert, so dass kein Strom zwischen den Gleichrichtern zirkuliert. In der folgenden Abbildung stellt Vs die Eingangsversorgungsspannung dar und Vo ist die erforderliche Ausgangsspannung, die ein Viertel der Versorgungsspannung beträgt.
Bild für ein Viertel der Eingangsspannung am Ausgang mit einem 1-Phasen-1-Phasen-Zyklokonverter
Dreiphasen- zu Einphasen-Zyklokonverter:
Wie bei den obigen Wandlern legt der Dreiphasen-Einphasen-Zyklokonverter eine gleichgerichtete Spannung an die Last an. Positive Zyklokonverter liefern nur positiven Strom, während negative Wandler nur negativen Strom liefern. Die Zyklokonverter können in vier Quadranten als (+ v, + i), (+ v, -i) Gleichrichtungsmodi und (-v, + i), (-v, -i) invertierende Modi arbeiten. Die Polarität des Stroms bestimmt, ob der positive oder negative Wandler die Last mit Strom versorgen soll. Bei einer Änderung der Strompolarität wird der zuvor Strom liefernde Wandler deaktiviert und der andere aktiviert. Während der Umkehrung der Strompolarität sollte die von beiden Wandlern gelieferte Durchschnittsspannung gleich sein.
Dreiphasen-Dreiphasen-Zyklokonverter:
Für dreiphasige Cyclokonverter wie Delta und Stern stehen zwei Grundkonfigurationen zur Verfügung. Wenn die Ausgänge des obigen Wandlers in Stern oder Dreieck geschaltet sind und die Ausgangsspannungen um 120 ° phasenverschoben sind, ist der resultierende Wandler dreiphasig zum dreiphasigen Wandler. Die Dreiphasenwandler werden hauptsächlich in Maschinenantriebssystemen eingesetzt, in denen Dreiphasensynchron- und Induktionsmaschinen laufen.
Anwendungen von Zyklokonvertern:
Zyklokonverter können harmonische Ausgangsspannungen erzeugen. Wenn Zyklokonverter für eine laufende Wechselstrommaschine verwendet werden, filtert die Streuinduktivität der Maschine die meisten Hochfrequenzoberwellen und reduziert die Spannung der Oberwellen niedrigerer Ordnung.
Drehzahlregelung des Einphasen-Induktionsmotors
Einphasen-Induktionsmotoren sind in vielen Anwendungen weit verbreitet. Leistungsverbesserungen bedeuten eine große Einsparung beim Stromverbrauch. Ein Geschwindigkeitsregler basierend auf Zyklokonverter wird vorgeschlagen.
Drehzahlregelung des Einphasen-Induktionsmotors
Das obige Schaltbild kann verwendet werden, um die Drehzahl eines einphasigen Induktionsmotors in drei Schritten unter Verwendung von Zyklokonvertern und Thyristoren zu steuern. Die Schaltung verwendet einen Thyristor-gesteuerten Zyklokonverter, der die Drehzahlregelung in Schritten eines Induktionsmotors ermöglicht. Für die Mikrocontroller der Serie 8051 sind zwei Schiebeschalter vorgesehen, um den erforderlichen Drehzahlbereich für den Betrieb des Induktionsmotors auszuwählen. Diese Schalter sind mit dem Mikrocontroller verbunden, um die Impulse zum Auslösen der SCRs in a zu liefern Doppelbrücke . Somit kann die Drehzahl des Motors in drei Schritten erreicht werden.
Einige andere Anwendungen, bei denen Cycloconverter verwendet werden können, sind Zementmühlenantriebe, Schiffsantriebsantriebe, Walzwerke und Minenwickler, Waschmaschinen, Wasserpumpen und werden auch in der Industrie eingesetzt. Bei weiteren Fragen zu diesem Thema oder zum elektrischen und elektronische Projekte Hinterlasse den Kommentarbereich unten.
Fotokredit
- Cycloconverter von Wikimedia
