Что такое инвертор источника тока: работа и его применение

Инверторы используются для преобразования мощности постоянного тока в переменный. Инвертор источника напряжения (VSI) и источник тока инвертор (CSI) - это два типа инверторов, основное различие между инвертором источника напряжения и инвертором источника тока состоит в том, что выходное напряжение является постоянным в VSI, а входной ток постоянным в CSI. CSI - это источник постоянного тока, который подает переменный ток на вход, и его также называют преобразователем постоянного тока, в котором ток нагрузки постоянен. В этой статье обсуждается текущий инвертор источника.

Что такое инвертор источника тока?

Инвертор источника тока также известен как инвертор с питанием по току, который преобразует входной постоянный ток в переменный ток, а его выход может быть трехфазным или однофазным. Согласно определению источника тока, идеальный источник тока - это такой источник, в котором ток постоянен и не зависит от напряжения.

Управление инвертором источника тока

Источник напряжения включен последовательно с большим значением индуктивности (L_d), что и назвало схему источником тока. Принципиальная схема привода асинхронного двигателя, питаемого от инвертора, показана на рисунке ниже.

Источник тока Индукционный двигатель с инверторным питанием

Схема состоит из шести диодов (D₁, D_два, D₃, D₄, D₅, D₆), шесть конденсаторов (C₁, С_два, С₃, С₄, С₅, С₆), шесть тиристоры (Т₁, Т_два, Т₃, Т₄, Т₅, Т₆), которые фиксируются с разностью фаз 60⁰. Выход инвертора подключен к Индукционный двигатель . Для заданной скорости крутящий момент регулируется путем изменения тока в звене постоянного тока I_dи этот ток можно изменять, изменяя V_d. Проведение двух переключателей в одном лаге не приводит к внезапному увеличению тока из-за наличия большого значения индуктивности L_d.

Конфигурации привода индукционного двигателя, питаемого от инвертора, в зависимости от источника, показаны на рисунке ниже.

Приводы с асинхронными двигателями CSI

Когда источник доступен в виде источника постоянного тока, для изменения тока используется прерыватель. Когда источник доступен в источнике переменного тока, то для изменения выходного тока используется полностью управляемый выпрямитель.

Привод CSI с замкнутым контуром и контролем проскальзывания с регенеративным лаем

Эталонная скорость ошибки двигателя (∆ω_м) передается регулятору скорости, который обычно является контроллером VI, а выходом контроллера VI является скорость скольжения, которая передается регулятору скольжения, который необходим для регулирования скорости. Скорость скольжения передается на управление магнитным потоком, и на выходе получается опорный ток I_d^*это нужно контролировать. Скорость скольжения (ω_РС) и фактической скорости (ω_м) добавляются и получат синхронную скорость, по синхронной скорости мы можем определить частоту.

Команда частоты подается на CSI, потому что инвертор в значительной степени способен управлять частотой. Мы можем управлять выходом CSI, изменяя входной ток. Эталонный ток (I_d^*) и фактический ток (I_d) добавляется и получит ошибку тока (∆ I_d). Погрешность тока передается контроллеру тока, который управляет током звена постоянного тока, и на основе тока звена постоянного тока мы можем управлять α, и этот α будет определять напряжение, на основе которого вы можете определить, какой ток собирается измениться. Это привод CSI с регулируемым проскальзыванием и рекуперативным торможением. Это работа привода CSI с замкнутым контуром, управляемым скольжением, с рекуперативным торможением, принципиальная схема которого показана на рисунке ниже.

Привод CSI с замкнутым контуром и контролем проскальзывания с рекуперативным торможением

Основное преимущество привода с питанием от CSI заключается в том, что он более надежен, чем привод с питанием от инвертора, а недостатком является то, что он имеет более низкий диапазон скоростей, более медленную динамическую реакцию, привод всегда работает в замкнутом контуре и не подходит для нескольких -моторный привод.

Инвертор источника тока с R-нагрузкой

Принципиальная схема инвертора источника тока с R-нагрузкой показана на рисунке ниже.

Инвертор источника тока с R-нагрузкой

Схема состоит из четырех тиристорных ключей (T₁, Т_два, Т₃, Т₄), Я_S- это постоянный входной ток источника, и вы можете видеть, что антипараллельный диод не подключен. Постоянный ток обеспечивается последовательным подключением источников напряжения с большой индуктивностью. Мы знаем, что свойство индуктивности не допускает резких изменений тока, поэтому, когда мы подключаем источник напряжения с большой индуктивностью, то определенно ток, возникающий на нем, будет постоянным. Основной коэффициент рассеяния инвертора источника тока с резистивной нагрузкой равен единице.

Параметры инвертора источника тока с R-нагрузкой

Если мы запустим T₁и т_дваот 0 до T / 2, то выходной ток и выходное напряжение выражаются как

я₀= Я_S> 0

V₀= Я₀р

Если мы запустим T₃и т₄от T / 2 до T, то выходной ток и выходное напряжение выражаются как

я₀= -I_S> 0

V₀= Я₀р<0

Форма выходного сигнала инвертора источника тока с R-нагрузкой показана на рисунке ниже.

Форма выходного сигнала инвертора источника тока с R-нагрузкой

В случае резистивной нагрузки требуется принудительная коммутация. От 0 до Т / 2, Т₁и т_двапроводят и от Т / 2 до Т, Т₃& Т₄проводят. Таким образом, угол проводимости каждого переключателя будет равен, а время проводимости каждого переключателя будет равно T / 2.

Входное напряжение резистивной нагрузки выражается как

V_в=V₀(от 0 до T / 2)

V_в=-V₀(от Т / 2 до Т)

Выходной ток RMS и выходное напряжение RMS резистивной нагрузки CSI выражаются как

я_{0 (RMS)}= Я_S

V_{0 (RMS)}= Я_{0 (RMS)}р

Средний и среднеквадратичный ток тиристора CSI с резистивной нагрузкой составляет

я_T(avg)= Я_S/два

я_{T (RMS)}= Я_S/ √2

Ряд Фурье выходного тока и выходного напряжения CSI с резистивной нагрузкой равен

Основная составляющая выходного тока RMS равна

я_{01 (RMS)}= 2√2 / ᴨ * I_S

Коэффициент искажения инвертора источника тока с R-нагрузкой равен

г = 2√2 / ᴨ

Общее гармоническое искажение выражается как

THD = 48,43%

Основная составляющая среднего и действующего тока тиристора равна

я_T01(avg)= Я_{01 (макс.)}/ ᴨ

я_{T01 (RMS)}= Я_{01 (макс.)}/ два

Основная мощность нагрузки выражается как

V_{01 (RMS)}*Я_{01 (RMS)}* cosϕ₁

Полная мощность нагрузки выражается как

я_{0 (RMS)}^дваR = V_{0 (RMS)}^два/ Р

Входное напряжение V_ввсегда положительный, потому что мощность всегда передается от источника к нагрузке.

Инвертор источника тока с емкостной нагрузкой или C-нагрузкой

Принципиальная схема емкостной нагрузки источника тока инвертора показана на рисунке ниже.

Инвертор источника тока с C-нагрузкой

На осциллограмме от o до T / 2, T₁и т_двасрабатывают, и выходной ток равен I₀= Я_S. Аналогично от Т / 2 к Т,Т₃и т₄срабатывают, и выходной ток равен I₀= -I_S.ТакФорма волны тока нагрузки не зависит от нагрузки.Форма выходного сигнала инвертора CSI с C-нагрузкой показана на рисунке ниже.

Форма выходного сигнала инвертора источника тока с C-нагрузкой

Интеграция формы выходного тока даст выходное напряжение. Если выходной ток переменный, то выходное напряжение определенно равно переменному току. На принципиальной схеме взята чисто емкостная нагрузка, поэтому ток опережает напряжение на 90⁰

я₀= Я_C= C dV₀/ DT

V₀(t) = 1 / C ∫ I_C(t) dt = 1 / C ∫ I₀DT

Входное напряжение C-нагрузки составляет

V _в =V ₀ (от 0 до T / 2)

V_в=-V₀(от Т / 2 до Т)

Выходное напряжение положительное, когдаТ₁и т_двапроводят от 0 доπ и когдаТ₃и т₄проводя от π до 3π / 2, то по умолчаниюТ₁и т_двапереходят в обратное смещение из-за нагрузки положительным напряжением, это означает, что в этом случае возможна естественная коммутация или коммутация нагрузки, что означает, что нам не нужно подключать внешнюю цепь или внешнюю схему коммутации, чтобы выключить тиристор T₁и т_два.Нам нужно найти время выключения схемы, когда возможна естественная коммутация. Время выключения схемы выражается как

ω₀т_c= ᴨ / 2

т_c= ᴨ / 2 ω₀

Параметры инвертора источника тока с C-нагрузкой

Средний и действующий ток тиристора выражается как

я_T(avg)= Я_S/два

я_{T (RMS)}= Я_S/ √2

Ряд Фурье выходного тока и выходного напряжения емкостной нагрузки равен

Основной коэффициент рассеяния CSI с C-нагрузкой равен нулю.

Основная составляющая выходной мощности выражается как

п₀₁=V_{01 (RMS)}я_{01 (RMS)}Cos ϕ₁= 0

Основная составляющая среднего и действующего тока тиристора равна

я_T01(avg)= Я_{01 (макс.)}/ ᴨ и я_{T01 (RMS)}= Я_{01 (макс.)}/ два

Максимальное выходное напряжение составляет

V_{0 (макс.)}= Я_SТ / 4С

Действующее значение входного напряжения составляет

V_{в (RMS)}=V_{о (макс)}/ √3

Это параметры инвертора источника тока с емкостной нагрузкой.

Приложения

Применения инвертора источника тока:

• ИБП
• Генераторы плазмы LT
• Электроприводы переменного тока
• Коммутационные устройства
• Асинхронные двигатели для насосов и вентиляторов

Преимущества

Преимущества инвертора источника тока:

• Диод обратной связи не требуется
• Коммутация проста

Недостатки

Недостатки инвертора источника тока:

• Требуется дополнительный каскад преобразователя
• При небольшой нагрузке у него проблемы со стабильностью и низкая производительность

Таким образом, это все о обзор инвертора источника тока , инверторное управление источником тока, привод CSI с замкнутым контуром управления скольжением с рекуперативным торможением, инвертор источника тока с R-нагрузкой, применения, преимущества, недостатки. Здесь возникает вопрос, каков принцип работы инвертора источника тока?