- Què és Cycloconverter?
- Per què necessitem Cycloconverters?
- Tipus de cicloconvertidors:
- Principi bàsic darrere de Cycloconverters:
- Cicloconvertidors monofàsics a monofàsics:
- Cicloconvertidors trifàsics a monofàsics:
- Cicloconvertidors trifàsics a tres fases:
- Aplicacions:
Les fonts d'alimentació es poden classificar en dues grans categories, una és la font d'alimentació de CA i l'altra és la font d'alimentació de CC. Com sabem, només es pot generar alimentació de corrent altern i, ja que és més econòmic, fem servir corrent altern per a la transmissió i, per tant, la majoria de les màquines / dispositius elèctrics funcionen amb corrent altern. Però és possible que el voltatge i la freqüència estàndard subministrats a les centrals generadores no siguin prou bons per conduir determinades màquines industrials. En aquests casos, utilitzem convertidors i inversors per convertir una forma d'alimentació en una altra forma, com ara una tensió, una intensitat o una freqüència diferents. Un Cycloconveter és un d'aquests convertidors que converteix la potència CA en una freqüència en una potència CA d'una freqüència ajustable. En aquest article coneixerem més sobre el funcionament i les aplicacions d’aquests Cicloconvertidors.
Què és Cycloconverter?
La definició estàndard dels cicloconvertidors de la Viquipèdia és la següent: "Un cicloconvertidor (CCV) o un cicloinversor converteix una forma d'ona de CA de freqüència constant de voltatge a una altra forma d'ona de CA de freqüència inferior sintetitzant la forma d'ona de sortida de segments de l'alimentació de CA sense un intermediari Enllaç DC "
Una propietat particular de Cycloconverters és que no utilitza un enllaç de corrent continu en el procés de conversió, cosa que el fa altament eficient. La conversió es fa mitjançant l’ús d’interruptors electrònics de potència com els Tiristor i canviant-los d’una manera lògica. Normalment, aquests tiristors es separaran en dues meitats, la meitat positiva i la meitat negativa. Es farà que cada meitat es condueixi girant-les durant cada mig cicle de la forma de CA permetent així un flux de potència bidireccional. Ara per ara, imagineu els convertidors cicloconvertidors com una caixa negra que pren una alimentació de freqüència fixa de tensió fixa de CA com a entrada i proporciona una freqüència variable, tensió variable com a sortida, tal com es mostra a la il·lustració següent.
Aprendrem què podria estar passant dins d’aquesta caixa negra a mesura que revisem l’article.
Per què necessitem Cycloconverters?
D’acord, ara sabem que els cicloconvertidors converteixen la potència CA de freqüència fixa a la potència CA de freqüència variable. Però, per què cal fer-ho? Quin és l'avantatge de tenir una font d'alimentació de CA que freqüència variable?
La resposta a aquesta pregunta és Speed Control. Els cicloconvertidors s’utilitzen àmpliament per a la conducció de motors grans com l’utilitzat en laminadors, molins de boles, ciments, etc. augmentar gradualment la velocitat del motor augmentant la freqüència de sortida. Abans de la invenció dels Cycloconverters, aquests grans motors s'han de descarregar completament i, després d'engegar el motor, s'han de carregar gradualment, cosa que comporta un consum de temps i d'energia humana.
Tipus de cicloconvertidors:
Basant-se en la freqüència de sortida i el nombre de fases de la font d'alimentació d'entrada d'AC, els convertidors cicloconversors es poden classificar a continuació
1. Cicloconvertidors Step-Up
2. Cicloconvertidors Ste-Down
- Cicloconvertidor monofàsic a monofàsic
- Cicloconvertidor trifàsic a monofàsic
- Cicloconvertidor trifàsic a trifàsic
Cicloconvertidors Step-Up: CCV Step-Up, com el seu nom indica, aquest tipus de CCV proporcionen una freqüència de sortida superior a la de la freqüència d’entrada. Però no és molt utilitzat, ja que no té molta aplicació de partícules. La majoria d'aplicacions requereixen una freqüència inferior a 50Hz, que és la freqüència predeterminada aquí a l'Índia. També el CCV Step-Up requerirà una commutació forçada que augmenta la complexitat del circuit.
Cicloconvertidors Step-Down: CCV Step-Down, ja que és possible que ja ho hagueu endevinat bé.. només proporciona una freqüència de sortida inferior a la freqüència d’entrada. Aquests són els més utilitzats i funcionen amb l'ajut de la commutació natural, per tant són relativament fàcils de construir i operar. El CCV Step-Down es classifica a més a més en tres tipus, tal com es mostra a continuació, examinarem detalladament cadascun d’aquests tipus en aquest article.
Principi bàsic darrere de Cycloconverters:
Tot i que hi ha tres tipus diferents de cicloconvertidors, el seu funcionament és molt similar, excepte el nombre d’interruptors electrònics de potència presents al circuit. Per exemple, una CCV monofàsica a monofàsica només tindrà 6 commutadors electrònics de potència (SCR) mentre que un CCV trifàsic pot tenir fins a 32 commutadors.
El mínim per a un Cycloconverter es mostra a la part superior. Tindrà un circuit de commutació a banda i banda de la càrrega, un circuit funcionarà durant el mig cicle positiu de la font d'alimentació de CA i l'altre circuit funcionarà durant el mig cicle negatiu. Normalment, el circuit de commutació es demostrarà utilitzant SCR com a dispositiu electrònic de potència, però al CCV modern podeu trobar que els SCR estiguin substituïts per IGBT i, de vegades, fins i tot per MOSFETS.
Els circuits de commutació també necessitaran un circuit de control, que indiqui al dispositiu electrònic de potència quan s’ha de realitzar i quan s’ha d’apagar. Aquest circuit de control normalment serà un microcontrolador i també pot tenir una retroalimentació de la sortida per formar un sistema de bucle tancat. L'usuari pot controlar el valor de la freqüència de sortida ajustant els paràmetres del circuit de control. S'utilitzen els díodes del diagrama anterior. per representar la direcció del flux de corrent. El circuit de commutació positiva sempre aporta corrent a la càrrega i el circuit de commutació negatiu sempre enfonsa el corrent de la càrrega.
Cicloconvertidors monofàsics a monofàsics:
El CCV monofàsic a monofàsic s’utilitza molt poques vegades, però per entendre el funcionament d’un CCV s’hauria d’estudiar primer per poder entendre el CCV trifàsic. El CCV monofàsic a monofàsic té dos parells de circuits rectificadors d’ona completa, cadascun format per quatre SCR. Un conjunt es col·loca recte mentre que l’altre es col·loca en direcció anti-paral·lela tal com es mostra a la imatge següent.
Tots els terminals de porta dels SCR estaran connectats a un circuit de control que no es mostra al circuit anterior. Aquest circuit de control serà l’encarregat d’activar els SCR. Per entendre el funcionament del circuit, suposem que el subministrament de corrent altern d’entrada és de 50Hz de freqüència i que la càrrega és una càrrega resistiva pura i l’angle de disparació del SCR (α) és de 0 °. Com que l'angle de cocció està a 0 °, el SCR quan s'activa actuarà com un díode en direcció cap endavant i quan s'apagarà actuarà com un díode en sentit invers. Analitzem la forma d'ona següent per entendre com es redueix la freqüència mitjançant un CCV
La forma d'ona de la freqüència de tensió d'alimentació es denota per Vs i la forma d'ona de la freqüència de tensió de sortida es denota per Vo. Aquí estem tractant de convertir la freqüència de la tensió d'alimentació a 1/4 º del seu valor. Per fer-ho, durant els dos primers cicles de la tensió d’alimentació utilitzarem el rectificador de pont positiu i, per als següents dos cicles, utilitzarem el rectificador de pont negatiu. Així, tenim quatre polsos positius a la regió positiva i, a continuació, quatre a la regió negativa, tal com es mostra a la forma d’ona de freqüència de sortida Vo. La forma d'ona actual d'aquest circuit serà la mateixa que la forma d'ona de tensió, ja que se suposa que la càrrega és purament resistiva. Tot i que la magnitud de la forma d'ona canviarà en funció del valor de resistència de la càrrega.
La freqüència de sortida es representa mitjançant la línia de punts en la forma d'ona Vo, ja que canvia la polaritat només per a cada dos cicles de la forma d'ona d'entrada de la freqüència de sortida amb una cambra èsim de la freqüència d'entrada, en el nostre cas per a una freqüència d'entrada de 50 Hz la la freqüència de sortida serà (1/4 * 50) al voltant de 12,5 Hz. Aquesta freqüència de sortida es pot controlar variant el mecanisme d'activació del circuit de control.
Cicloconvertidors trifàsics a monofàsics:
El CCV trifàsic a monofàsic també és similar al CCV monofàsic a monofàsic, però aquí el voltatge d’entrada és un subministrament trifàsic i el voltatge de sortida és un subministrament monofàsic amb freqüència variable. El circuit també té un aspecte molt similar, tret que necessitarem 6 SCR a cada conjunt de rectificadors, ja que hem de rectificar la tensió CA de 3 fases.
Una vegada més, els terminals de la porta del SCR es connectaran al circuit de control per activar-los i es tornen a fer els mateixos supòsits per entendre el funcionament fàcilment. També hi ha dos tipus de CCV trifàsics a monofàsics, el primer tipus tindrà un rectificador de mitja ona per al pont positiu i negatiu i el segon tipus tindrà un rectificador d’ona completa, tal com es mostra més amunt. El primer tipus no s’utilitza sovint a causa de la seva poca eficiència. També en un tipus d’ona completa, tots dos rectificadors de pont poden generar tensions en la polaritat, però el convertidor positiu només pot subministrar corrent (font) en la direcció positiva i el convertidor negatiu només pot drenar el corrent en direcció negativa. Això permet que el CCV funcioni en quatre quadrants. Aquests quatre quadrants són (+ V, + i) i (-V, -i) en mode de rectificació i (+ V, -i) i (-V,-i) en mode inversió.
Cicloconvertidors trifàsics a tres fases:
Els CCV de tres fases a tres fases són els més utilitzats, ja que poden accionar directament càrregues trifàsiques com motors. La càrrega per a un CCV trifàsic normalment serà una càrrega connectada trifàsica en estrella, com el bobinatge de l’estator d’un motor. Aquests convertidors prenen tensió CA trifàsica amb freqüència fixa com a entrada i proporcionen tensió CA trifàsica amb freqüència variable.
Hi ha dos tipus de CCV trifàsic, el que té convertidor de mitja ona i l’altre amb convertidor d’ona completa. El model de convertidor de mitja ona també s’anomena Cicloconvertidors de 18 tiristor o Cicloconvertidors de 3 polsos. El convertidor d’ona completa s’anomena Cicloconvertidors de 6 polsos o Cicloconvertidors de 36 tiristors. A la imatge següent es mostra un cicloconvertidor de 3 polsos
Aquí tenim sis conjunts de rectificadors, dos dels quals s’assignen per a cada fase. El funcionament d’aquest CCV és similar al CCV monofàsic, tret que els rectificadors només poden rectificar la meitat de l’ona i passa el mateix per a les tres fases.
Aplicacions:
Els cicloconvertidors tenen un gran conjunt d’aplicacions industrials, les següents són les poques
- Molins de moldre
- Rentadores pesades
- Bobinadors de mina
- Línies elèctriques HVDC
- Font d'alimentació d'aeronaus
- SVG (Generadors de VAR estàtics)
- Sistema de Propulsió de Vaixells