Основная задача силовой электроники состоит в том, чтобы обрабатывать и контролировать поток электроэнергии, подавая напряжения и токи в форме, оптимально подходящей для пользовательских нагрузок. Современные силовые электронные преобразователи используются в очень широком спектре приложений, таких как импульсные источники питания, фильтры активной мощности, управление движением электрических машин, системы преобразования возобновляемой энергии, распределенное производство энергии, гибкие системы передачи переменного тока, автомобильная техника и т. Д. .
Силовые электронные преобразователи можно найти везде, где есть необходимость изменить форму электрической энергии с помощью классической электроники, в которой электрические токи и напряжение используются для передачи информации, тогда как в силовой электронике они несут энергию. Некоторыми примерами использования силовых электронных систем являются преобразователи постоянного тока в постоянный, используемые во многих мобильных устройствах, таких как сотовые телефоны или КПК, а также преобразователи переменного тока в постоянный в компьютерах и телевизорах. Крупномасштабная силовая электроника используется для управления потоками электроэнергии в сотни мегаватт по нашей стране. Некоторые из этих преобразователей обсуждаются ниже.
Двойной конвертер
Двойной преобразователь - это комбинация выпрямителя и инвертора, в которой происходит преобразование переменного тока в постоянный, а затем из постоянного тока в переменный ток, где нагрузка находится между ними. Двойной преобразователь может быть однофазным или трехфазным. Двойной преобразователь состоит из двух мостов, состоящих из тиристоров, один из которых предназначен для выпрямления, где переменный ток преобразуется в постоянный ток, который может подаваться на нагрузку. Другой мост тиристоров используется для преобразования постоянного тока в переменный ток.
Однофазный двойной преобразователь
Однофазный сдвоенный преобразователь использует одну фазу в качестве источника, который подается на преобразователь 1 сдвоенного преобразователя для выпрямления и последующей нагрузки.
Принцип действия:
Вход переменного тока подается на преобразователь 1 для выпрямления, в этом процессе положительный цикл входа подается на первый набор тиристоров с прямым смещением, который дает выпрямленный постоянный ток на положительном цикле, а отрицательный цикл подается на набор тиристоров с обратным смещением, который дает постоянный ток на отрицательный цикл, завершающий двухполупериодный выпрямленный выход, может быть подан на нагрузку. При этом преобразователь 2 блокируется индуктором. Поскольку тиристоры начинают проводить ток только тогда, когда на затвор подается импульс тока, и продолжают проводить, пока подача тока не прекращается. Мощность тиристорного моста при подаче на него разных нагрузок может быть следующей.
Поскольку сдвоенный преобразователь также включает преобразование постоянного тока в переменный, чтобы заставить его работать, второй преобразователь заблокирован, входы постоянного тока становятся преобразованием нагрузки в источник постоянного тока.
Срабатывание тиристоров:
Чтобы тиристоры работали, на его затвор должен быть подан пусковой импульс одновременно с линейным напряжением. Отдельная схема управления затвором должна быть добавлена к тиристорным мостам с двойным преобразователем Схема управления затвором должна быть одинаково синхронизирована с напряжением источника, любая задержка вызывает нулевое перекрестное дрожание и нулевую частоту колеблется. Для предотвращения этих цепей необходимо включать фазовые синхронизаторы и компараторы.
Применение однофазного двойного преобразователя
- Контроль скорости и направления в двигателях постоянного тока.
Контроль скорости и полярности двигателя постоянного тока с использованием однофазного сдвоенного преобразователя
Однофазный сдвоенный преобразователь может использоваться для управления скоростью и направлением вращения, взаимодействуя с микроконтроллером, комбинация из четырех тиристоров размещается с обеих сторон двигателя, и двигатель является нагрузкой. Эти тиристоры могут запускаться через оптрон, который подключен к порту микроконтроллера.
Вращение двигателя может быть инициировано с помощью оптопары путем установки набора тиристоров на триггер, который расположен с одной стороны, а изменение направления двигателя может быть достигнуто путем запуска другого набора тиристоров. Изменение скорости двигателя может быть достигнуто за счет отложенного угла зажигания SCR.
Выбор режима и выбор скорости - это переключатели, связанные с микроконтроллером, с помощью этих переключателей можно выбрать скорость и вращение.
Однофазный преобразователь переменного тока в переменный с тремя ветвями
Силовая электроника - это применение электроники для преобразования энергии. Подкатегория преобразования энергии - это преобразование переменного тока в переменный. Контроллер напряжения переменного тока в переменный - это преобразователь, который регулирует напряжение, ток и среднюю мощность, подаваемую на нагрузку переменного тока от источника переменного тока. Существует два типа контроллеров переменного напряжения: однофазный и трехфазный.
Однофазный преобразователь переменного тока в переменный - это преобразователь, который преобразует фиксированное входное напряжение переменного тока в переменное выходное напряжение переменного тока с желаемой частотой. Они используются в практических схемах, таких как цепи регулятора освещенности, регуляторы скорости асинхронных двигателей, управление тяговыми двигателями и т. Д. Существует много существующих технологий в однофазных преобразователях переменного тока в переменный, они однофазные - две ножки, три ножки и четыре ножки. Однофазные преобразователи с двумя и четырьмя ветвями имеют некоторые недостатки, например, им требуется большое количество силовых устройств, большая схема управления, больше переключений, а потери снижаются только наполовину для управления 50% выходной мощности. Итак, чтобы преодолеть эти недостатки, присутствующие в традиционно используемых преобразователях, лучшим подходом является использование однофазного трехфазного преобразователя переменного тока в переменный.
Однофазный - три ножки состоит из 3 ножек и 6 переключателей. Ножка является общей как для стороны решетки, так и для стороны нагрузки. Нога выполняет операцию выпрямителя, а сеть выполняет операцию инвертора. И в этом мы используем Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) методы управления выходом преобразователя. Однофазный трехполюсный преобразователь показан на рисунке ниже:
Во время положительного полупериода напряжения питания переключатели Qg и Qa в выпрямителе проводят, и мы получаем выпрямленный выход на конденсаторе и для работа инвертора В дополнение к переключателям Qg и Qa ’сработал переключатель Ql на стороне нагрузки, и мы получаем выход переменного тока через нагрузку. Во время отрицательного полупериода переключатели Qa и Qg ’на стороне сети проводят выпрямленный выход, а для работы в инверсном режиме в дополнение к переключателям Qa и Qg’ также срабатывает переключатель Ql ’, и мы получаем выход переменного тока через нагрузку. При использовании метода ШИМ на инвертор подается фиксированное входное напряжение постоянного тока, а регулируемое выходное напряжение переменного тока получается путем регулировки периодов включения и выключения устройств инвертора. Переключатели в цепи преобразователя для обеспечения правильной работы, а также для уменьшения гармоник. Изменяя значение индекса модуляции, мы можем изменять ширину импульса по своему усмотрению.
Преимущества и применение трехэлементного конвертера
- Выходное напряжение постоянного тока на конденсаторе почти вдвое больше по сравнению с четырехполюсным преобразователем.
- Номинальная мощность и напряжение цепи могут быть улучшены.
- Такой же выход можно получить с уменьшенными потерями и переключателями. Следовательно, эффективность и коэффициент мощности могут быть улучшены.
- Этот преобразователь используется в цепях бесперебойного питания (ИБП) и в power electronic для получения четырех квадрантных операций приводов.
