Wechselstrom-Wechselstrom-Wandler werden zum Umwandeln der Wechselstromwellenformen mit einer bestimmten Frequenz und Größe in eine Wechselstromwellenform mit einer anderen Frequenz mit einer anderen Größe verwendet. Diese Umwandlung ist hauptsächlich bei der Drehzahlregelung von Maschinen erforderlich, auch für Anwendungen mit niedriger Frequenz und variabler Spannungsgröße. Wir wissen, dass es verschiedene Arten von Lasten gibt, die mit verschiedenen Arten von Lasten arbeiten Netzteile B. einphasige, dreiphasige Versorgung, und die Versorgungen können auch anhand des Spannungs- und Frequenzbereichs unterschieden werden.
Wechselstrom-Wechselstrom-Wandler
Was ist ein Wechselstrom-Wechselstrom-Wandler?
Wir benötigen eine bestimmte Spannung und Frequenz für den Betrieb einiger spezieller Geräte oder Maschinen. Zum Drehzahlregelung von Induktionsmotoren Wechselstrom-Wechselstrom-Wandler (Cycloconverter) werden hauptsächlich verwendet. Um eine gewünschte Wechselstromversorgung aus der tatsächlichen Stromversorgung zu erhalten, benötigen wir einige Wandler, die als Wechselstrom-Wechselstrom-Wandler bezeichnet werden.
Arten von Wechselstrom-Wechselstrom-Wandlern
Die Wechselstrom-Wechselstrom-Wandler können in verschiedene Typen eingeteilt werden:
- Zyklonwandler
- AC / AC-Wandler mit Zwischenkreis
- Matrixkonverter
- Hybrid-Matrix-Konverter
1. Zyklokonverter
Cycloconverter werden hauptsächlich als Frequenzwechsler bezeichnet, die die Wechselstromleistung mit einer Eingangsfrequenz in Wechselstrom mit einer anderen Ausgangsfrequenz umwandeln und auch zum Ändern der Größe der Wechselstromleistung verwendet werden können. Zyklokonverter werden bevorzugt, um Zwischenkreise zu vermeiden und um viele Stufen wie Wechselstrom zu Gleichstrom zu Wechselstrom zu vermeiden, was nicht wirtschaftlich ist und mehr Verluste verursacht. Die Kosten für den erforderlichen Zwischenkreis variieren je nach Nennleistung der verwendeten Versorgungsleistung.
Cycloconverter
Die obige Abbildung zeigt das Arbeitsprinzip eines Zyklokonverters, bei dem sich die Eingangswellenfrequenz durch Ändern des auf die Thyristoren ausgeübten Zündwinkels ändert. Durch Umschalten der positiven und negativen Gliedmaßen-Thyristoren können wir eine variable Ausgangsfrequenz erhalten, die im Vergleich zur Eingangsfrequenz eine Aufwärts- oder Abwärtsfrequenz sein kann.
Zyklokonverter werden anhand verschiedener Kriterien in verschiedene Typen eingeteilt
Zyklokonverter bestehen aus zwei Gliedmaßen, nämlich einem positiven Glied, das auch als positiver Wandler bezeichnet wird, und einem negativen Glied, das auch als negativer Wandler bezeichnet wird. Das Positivelimb arbeitet während des positiven Halbzyklus und das negative Glied arbeitet während des negativen Halbzyklus.
Klassifizierung von Zyklokonvertern anhand der Funktionsweise:
Blockiermodus-Zyklokonverter
Diese Zyklokonverter benötigen keinen Begrenzungsreaktor, da in diesem Modus jeweils nur ein Glied, entweder ein positives oder ein negatives Glied, leitet und das andere Glied blockiert ist. Daher wird dies als Blockiermodus-Zyklokonverter bezeichnet.
Zyklokonverter im Umlaufstrommodus
Diese Zyklokonverter benötigen einen Begrenzungsreaktor, da sowohl das positive Glied als auch das negative Glied gleichzeitig leiten, und daher wird ein Reaktor angeordnet, um den zirkulierenden Strom zu begrenzen. Da beide Glieder gleichzeitig leiten, gibt es im System einen zirkulierenden Strom, und daher wird er als Zyklokonverter im zirkulierenden Strommodus bezeichnet.
Klassifizierung von Zyklokonvertern anhand der Anzahl der Phasen der Ausgangsspannung
Einphasen-Zyklokonverter
Diese werden wiederum anhand der Anzahl der Eingangsphasen in zwei Typen eingeteilt.
1-Ø zu 1- Ø Cylco-Konverter
1-Ø zu 1- Ø Cylco-Konverter
Dieser Zyklokonverter wandelt die einphasige Wechselstromwellenform mit Eingangsfrequenz und t-Größe in eine Ausgangswechselstromwellenform mit einer anderen Größe und Frequenz um.
3-Ø bis 1- Ø Phasenzyklokonverter
Dieser Zyklokonverter verfügt über eine dreiphasige Wechselstromversorgung mit einer Eingangsfrequenz und -größe und erzeugt eine Ausgabe als einphasige Wechselstromwellenform mit einer anderen Ausgangsfrequenz oder -größe.
3-Phasen- bis 1-Phasen-Phasen-Zyklokonverter
3-Ø bis 3- Ø Phasenzyklokonverter
3-Ø bis 3- Ø Phasenzyklokonverter
Dieser Zyklokonverter hat eine dreiphasige Wechselstromversorgung mit Eingangsfrequenz und -größe und erzeugt eine Ausgabe als dreiphasige Wechselstromwellenform mit einer anderen Ausgangsfrequenz oder -größe.
Klassifizierung von Zyklokonvertern anhand des Zündwinkels positiver und negativer Gliedmaßen
Umschlagzyklokonverter
Bei diesem Typ von Zyklokonvertern ist der Zündwinkel sowohl für die positive als auch für die negative Halbwelle während der positiven Halbwelle festgelegt. Für einen positiven Wandler wird der Zündwinkel auf α = 0 ° eingestellt, und während des negativen Halbzyklus wird der Zündwinkel auf α = 180 ° eingestellt.
In ähnlicher Weise wird für einen negativen Wandler der Zündwinkel während des positiven Halbzyklus auf α = 180 ° und während des negativen Halbzyklus auf α = 0 ° eingestellt.
Phasengesteuerte Zyklokonverter
Durch die Verwendung dieser Art von Zyklokonvertern können wir die Größe der Ausgangsspannung zusätzlich zur Frequenz des Ausgangs ändern. Beide können durch Variieren des Zündwinkels des Wandlers variiert werden.
Phasengesteuerte Zyklokonverter
2. AC / AC-Wandler mit Zwischenkreis
Wechselstrom-Wechselstrom-Wandler mit einem Zwischenkreis bestehen im Allgemeinen aus einem Gleichrichter, einem Zwischenkreis und einem Wechselrichter, wie in diesem Prozess der Wechselstrom wird unter Verwendung des Gleichrichters in Gleichstrom umgewandelt . Nach der Umwandlung in Gleichstrom wird der Zwischenkreis zum Speichern von Gleichstrom verwendet und anschließend mithilfe des Wechselrichters wieder in Wechselstrom umgewandelt. Die Wechselstrom-Wechselstrom-Wandlerschaltung mit Zwischenkreis ist in der Abbildung dargestellt.
Wechselstrom-Wechselstrom-Wandler mit Zwischenkreis werden in zwei Typen unterteilt:
Stromquelle Wechselrichter Wandler
Bei diesem Wechselrichtertyp werden ein oder zwei Reiheninduktivitäten zwischen einem oder beiden Schenkeln der Verbindung zwischen Gleichrichter und Wechselrichter verwendet. Der hier verwendete Gleichrichter ist ein phasengesteuertes Schaltgerät wie die Thyristorbrücke.
Stromquelle Wechselrichter Wandler
Spannungsquelle Wechselrichter Wandler
Bei diesem Wandlertyp besteht der Zwischenkreis aus einem Nebenschlusskondensator und der Gleichrichter aus einer Diodenbrücke. Die Diodenbrücken werden für die niedrige Last bevorzugt, da die durch die Diodenbrücke verursachte Verzerrung der Wechselstromleitung und der niedrige Leistungsfaktor geringer sind als bei der Thyristorbrücke.
Die Wechselstrom-Wechselstrom-Wandler mit Zwischenkreis werden jedoch für Hochleistungsnennwerte als Zwischenkreis nicht empfohlen passive Komponente Die erforderliche Kapazität steigt mit zunehmender Nennleistung. Um hohe Leistung zu speichern, benötigen wir sperrige passive Komponenten mit hohem Gleichstromspeicher, die nicht wirtschaftlich und effizient sind, da die Verluste auch bei der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und Gleichstrom in Wechselstrom zunehmen.
Spannungsquelle Wechselrichter Wandler
3. Matrixkonverter
Matrixkonverter werden zur direkten Umwandlung von Wechselstrom in Wechselstrom ohne Verwendung eines Zwischenkreises verwendet, um die Zuverlässigkeit und Effizienz des Systems zu erhöhen, indem die Kosten und Verluste des Zwischenkreis-Speicherelements verringert werden.
Der Matrixkonverter besteht aus bidirektionalen Schaltern, die derzeit praktisch nicht existieren, aber mithilfe der IGBTs realisiert werden können. Diese können Strom und Sperrspannung beider Polaritäten leiten.
Matrixkonverter
Matrixkonverter werden wiederum basierend auf der Anzahl der verwendeten Komponenten in verschiedene Typen klassifiziert.
Sparse Matrix Converter
Die Funktion eines Sparse-Matrix-Wandlers ist identisch mit der des Direktmatrix-Wandlers, aber hier ist die Anzahl der erforderlichen Schalter geringer als die des Direktmatrix-Wandlers, und somit kann die Zuverlässigkeit des Systems durch Reduzieren der Steuerungskomplexität verbessert werden.
Für den Sparse-Matrix-Wandler sind 18 Dioden, 15 Transistoren und 7 isolierte Treiberpotentiale erforderlich.
Sehr sparsamer Matrixkonverter
Die Anzahl der Dioden erhöht sich mit der verringerten Anzahl der Transistoren im Vergleich zum Sparse-Matrix-Wandler, und daher sind aufgrund der größeren Anzahl von Dioden die Leitungsverluste hoch. Die Funktion des sehr spärlichen Matrixkonverters ähnelt der des spärlichen / direkten Matrixkonverters.
Für einen sehr spärlichen Matrixkonverter sind 30 Dioden, 12 Transistoren und 10 isolierte Treiberpotentiale erforderlich.
Ultra Sparse Matrix Converter
Diese werden für Frequenzumrichter mit geringer Dynamik verwendet, da die Eingangsstufe dieses Wandlers unidirektional ist und aufgrund dessen eine zulässige Phasenverschiebung zwischen der Eingangsstromgrundwelle und der Eingangsspannung besteht. In ähnlicher Weise beträgt der Grund- und Ausgangsstrom für eine Ausgangsspannung 30 °, und daher werden diese hauptsächlich für PSM-Antriebe mit variabler Geschwindigkeit und geringer Dynamik verwendet.
Für den Ultra-Sparse-Matrix-Wandler sind 12 Dioden, 9 Transistoren und 7 isolierte Treiberpotentiale erforderlich.
Hybrid Matrix Konverter
Die Matrixkonverter, die AC / DC / AC konvertieren, werden als bezeichnet Hybridmatrixkonverter und ähnlich wie die Matrixwandler verwenden diese Hybridwandler auch keinen Kondensator, Induktor oder Zwischenkreis.
Diese werden wiederum basierend auf der Anzahl der Stufen, die sie für die Umwandlung benötigen, in zwei Typen eingeteilt. Wenn sowohl die Spannung als auch der Strom in einer einzigen Stufe umgewandelt werden, kann dieser Wandler als Hybrid-Direktmatrix-Wandler bezeichnet werden.
Wenn Spannung und Strom in zwei verschiedenen Stufen umgewandelt werden, kann dieser Wandler als Hybrid Indirect Matrix Converter bezeichnet werden.
Beispiel:
Zyklokonverter mit Thyristoren
Das Cycloconverter-Projekt befasst sich mit der Drehzahlregelung eines einphasigen Induktionsmotors unter Verwendung der Cycloconverter-Technik mit Thyristoren. Induktionsmotoren sind Maschinen mit konstanter Drehzahl, die häufig in vielen Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen, Wasserpumpen und Staubsaugern eingesetzt werden.
Die Schaltung besteht aus einem Versorgungssystem (mit Transformator, Gleichrichter und Regler zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom), das an den Mikrocontroller angeschlossen ist und die Wechselstromversorgung am Zyklokonverter aufrechterhält. Der Mikrocontroller ist mit Optoisolator und Modusauswahl verbunden. Der Zyklokonverter ist mit dem Motor verbunden.
Zyklokonverter mit Thyristoren
Die Drehzahl des Induktionsmotors kann in drei Schritten als F, F / 2 und F / 3 variiert werden. Der Mikrocontroller ist mit Schiebeschaltern verbunden, und der Status dieser Schalter kann so variiert werden, dass der Mikrocontroller die entsprechenden Auslöseimpulse an die Doppelbrücke der Cycloconverter-Thyristoren liefert. Mit der Variation der Auslöseimpulse kann die Frequenz der Ausgangswellenform des Zyklokonverters variiert werden. Somit kann die Drehzahlregelung des Einphasen-Induktionsmotors erreicht werden.
Hier geht es um einige der Wechselstrom-Wechselstrom-Wandler sowie um ihre kurze Diskussion und ihre Arbeitsprinzipien. Diese Wandler sind meistens in Hochleistungsumwandlungsgeräten zu finden Leistungselektronische Steuerungsanwendungen . Wenn Sie weitere Informationen und eine praktische Implementierung dieser Konverter wünschen, können Sie uns schreiben, indem Sie unten einen Kommentar abgeben.
Bildnachweis:
- AC / AC-Wandler von Siemens
- Cycloconverter von pantechsolutions
- Phasengesteuerte Zyklokonverter von nctu
- Spannungsquelle & Stromquelle Wechselrichter von Gecko-Forschung
- Matrixkonverter von Yaskawa
- 3-Ø bis 3- Ø Phasenzyklokonverter von pantechsolutions
- 1-Ø bis 1- Ø Zylinderkonverter von Dateien
- 3-Ø bis 1-ØPhaseCycloconverter von
