Siklo dönüştürücüler - türleri, çalışması ve uygulamaları

Güç kaynakları, biri AC Güç kaynağı ve diğeri DC güç kaynağı olmak üzere iki geniş kategoriye ayrılabilir. Sadece AC gücünün üretilebileceğini bildiğimizden ve daha ekonomik olduğu için iletim için AC kullanıyoruz ve bu nedenle elektrikli makinelerin / cihazların çoğu AC gücüyle çalışıyor. Ancak, Üretim istasyonlarından sağlanan standart Voltaj ve Frekans, belirli Endüstriyel makineleri çalıştırmak için yeterince iyi olmayabilir. Bu durumlarda, bir güç kaynağı biçimini farklı bir voltaj derecesi, akım derecesi veya frekans değeri gibi başka bir biçime dönüştürmek için dönüştürücüler ve invertörler kullanırız. Bir Cycloconveter, bir frekanstaki AC gücünü ayarlanabilir bir frekansın AC gücüne dönüştüren böyle bir dönüştürücüdür. Bu yazıda, bu Cycloconverters'ın çalışmaları ve uygulamaları hakkında daha fazla bilgi edineceğiz.

Cycloconverter nedir?

Wikipedia`dan cycloconverterler için standart tanımlı gider “A aşağıdaki cycloconverter (CCV) ya da bir cycloinverter bir ara olmadan AC besleme segmentlerinden bir çıkış dalga biçiminin sentezlenmesi ile daha düşük bir frekansta başka bir AC dalga formu dönüştürür sabit bir voltaj, sabit frekanslı AC dalga formunu DC bağlantısı ”

Cycloconverters'ın belirli bir özelliği, dönüştürme işleminde bir DC bağlantısı kullanmaması ve böylece onu oldukça verimli hale getirmesidir. Dönüşüm, Tristörler gibi güç elektroniği anahtarları kullanılarak ve mantıklı bir şekilde anahtarlanarak yapılır. Normalde bu Tristörler, iki yarıya, pozitif yarıya ve negatif yarıya ayrılacaktır. Her yarım, AC formunun her yarım döngüsü sırasında döndürülerek yapılacaktır, böylece iki yönlü güç akışı sağlanacaktır. Şimdilik, Cycloconverters'ı, giriş olarak sabit Voltaj sabit Frekanslı AC gücü alan ve aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi çıkış olarak Değişken frekans, değişken Voltaj sağlayan bir kara kutu olarak hayal edin.

Makalede ilerledikçe bu kara kutunun içinde neler olabileceğini öğreneceğiz.

Neden Cycloconverters'a ihtiyacımız var?

Tamam, şimdi Cycloconveters'ın sabit frekansın AC gücünü değişken Frekansın AC Gücüne dönüştürdüğünü biliyoruz. Ama bunu neden yapmamız gerekiyor? Değişken Frekanslı bir AC güç kaynağına sahip olmanın avantajı nedir?

Bu sorunun cevabı Hız Kontrolü. Cycloconveters, Haddehanelerde, Bilyalı değirmenlerde, Çimento fırınlarında vb. Kullanılanlar gibi büyük motorları sürmek için yaygın olarak kullanılır. Çıkış frekansını artırarak motorun hızını kademeli olarak artırın. Cycloconverters icat edilmeden önce, bu büyük motorların tamamen boşaltılması ve ardından motoru çalıştırdıktan sonra kademeli olarak yüklenmesi gerekir, bu da zaman ve insan gücü tüketimiyle sonuçlanır.

Cycloconveters Türleri:

Giriş AC güç kaynağındaki çıkış frekansı ve faz sayısına bağlı olarak Cyclo dönüştürücüler aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir

1. Step-Up Cycloconverters

2. Ste-Down Cycloconverters

1. Tek Fazlı - Tek Fazlı Döngüsel Dönüştürücü
2. Üç Fazdan Tek Fazlıya Döngü Dönüştürücü
3. Üç Fazdan Üç Fazlıya Döngü Dönüştürücü

Step-Up Cycloconverters: Step-Up CCV, adından da anlaşılacağı üzere bu tip CCV, giriş frekansından daha yüksek çıkış frekansı sağlar. Ancak fazla partikül uygulaması olmadığı için yaygın olarak kullanılmamaktadır. Çoğu uygulama, burada Hindistan'da varsayılan frekans olan 50Hz'den daha düşük bir frekans gerektirecektir. Ayrıca Step-Up CCV, devrenin karmaşıklığını artıran zorunlu komütasyon gerektirecektir.

Step-Down Cycloconverters: Step-Down CCV, zaten tahmin etmiş olabileceğiniz gibi.. sadece giriş frekansından daha düşük bir çıkış frekansı sağlar. Bunlar en yaygın olarak kullanılır ve doğal komütasyon yardımı ile çalışır, dolayısıyla yapımı ve çalıştırması nispeten kolaydır. Step-Down CCV, aşağıda gösterildiği gibi üç türe ayrılmıştır, bu makalede bu türlerin her birine ayrıntılı olarak bakacağız.

Cycloconverters'ın arkasındaki Temel İlke:

Üç farklı tip Cycloconvertör olmasına rağmen, devrede bulunan güç elektroniği anahtarlarının sayısı dışında bunların çalışması çok benzerdir. Örneğin, Tek Fazlı CCV'ye giden tek faz yalnızca 6 güç elektroniği anahtarına (SCR'ler) sahipken, Üç Fazlı CCV'de 32'ye kadar anahtar bulunabilir.

Bir Cycloconverter için çıplak minimum yukarıda gösterilmiştir. Yükün her iki tarafında bir Anahtarlama devresi olacaktır, bir devre AC güç kaynağının pozitif yarı döngüsü sırasında çalışacak ve diğer devre negatif yarı döngü sırasında çalışacaktır. Normalde anahtarlama devresi, güç elektroniği cihazı olarak SCR kullanılarak gösterilecektir, ancak modern CCV'de SCR'lerin yerini IGBT'ler ve hatta bazen MOSFET'ler ile bulabilirsiniz.

Anahtar devreleri ayrıca, Güç elektronik cihazına ne zaman çalıştırılacağını ve ne zaman kapatılacağını bildiren bir kontrol devresine ihtiyaç duyacaktır. Bu kontrol devresi normalde bir Mikroişlemci olacaktır ve ayrıca bir kapalı döngü sistemi oluşturmak için çıkıştan bir geri bildirim alabilir.Kullanıcı, kontrol devresindeki parametreleri ayarlayarak çıkış frekansı değerini kontrol edebilir. akımın akış yönünü temsil etmek için. Pozitif anahtarlama devresi her zaman yüke akım sağlar ve negatif anahtarlama devresi daima yükten akımı çeker.

Tek Fazlı - Tek Fazlı Döngüsel Dönüştürücüler:

Tek Fazdan Tek Fazlı CCV'ye çok nadiren kullanılır, ancak bir CCV'nin işleyişini anlamak için ilk olarak Üç Fazlı CCV'yi anlayabilmemiz için incelenmelidir. Tek Fazdan Tek Fazlı CCV'ye, her biri dört SCR'den oluşan iki çift tam dalga doğrultucu devresi vardır. Aşağıdaki resimde gösterildiği gibi bir set düz yerleştirilirken diğeri anti-paralel yönde yerleştirilir.

SCR'lerin tüm geçit terminalleri, yukarıdaki devrede gösterilmeyen bir kontrol devresine bağlanacaktır. Bu kontrol devresi, SCR'lerin tetiklenmesinden sorumlu olacaktır. Devrenin çalışmasını anlamak için, AC beslemesinin 50 Hz frekansında olduğunu ve Yükün saf bir dirençli yük olduğunu ve SCR'nin (α) ateşleme açısının 0 ° olduğunu varsayalım. Ateşleme açısı 0 ° olduğundan, açıldığında SCR ileri yönde bir diyot gibi davranacak ve kapatıldığında ters yönde bir diyot gibi davranacaktır. CCV kullanılarak frekansın nasıl düşürüldüğünü anlamak için aşağıdaki dalga formunu analiz edelim.

Besleme gerilimi frekansının dalga biçimi Vs ile gösterilir ve çıkış gerilimi frekansının dalga biçimi Vo ile gösterilir. Burada besleme voltajı frekansını değerinin 1 / ^4'üne çevirmeye çalışıyoruz. Bunu yapmak için, besleme voltajının ilk iki döngüsü için pozitif Köprü doğrultucusunu kullanacağız ve sonraki iki döngü için negatif köprü doğrultucusunu kullanacağız. Böylece, çıkış frekansı dalga biçiminde Vo'da gösterildiği gibi, pozitif bölgede dört pozitif darbemiz ve ardından negatif bölgede dört tane var. Bu devre için akım dalga biçimi, yükün tamamen dirençli olduğu varsayıldığından voltaj dalga biçimi ile aynı olacaktır. Dalga biçiminin büyüklüğü, yükün direncinin değerine bağlı olarak değişecek olsa da.

Sadece giriş dalga 1/4 çıkış frekansı, her iki döngü boyunca kutbunu değiştirir, çünkü çıkış frekansı, Vo dalga biçimi noktalı çizgi ile temsil edilir ^th 50Hz bir giriş frekansına yönelik durumda, giriş frekansı çıkış frekansı (1/4 * 50) yaklaşık 12.5Hz olacaktır. Bu çıkış frekansı, kontrol devresindeki tetikleme mekanizmasını değiştirerek kontrol edilebilir.

Üç Fazdan Tek Fazlı Döngü Dönüştürücülere:

Üç Fazdan Tek Fazlı CCV'ye, Tek Fazlıdan Tek Fazlı CCV'ye de benzer, ancak burada giriş voltajı 3 Fazlı bir beslemedir ve çıkış voltajı değişken frekanslı Tek Fazlı bir beslemedir. Devre de çok benzer görünüyor, ancak her Doğrultucu setinde 6 SCR'ye ihtiyacımız olacak çünkü 3 Fazlı AC voltajını düzeltmemiz gerekiyor.

Yine SCR'nin kapı terminalleri, onları tetiklemek için kontrol devresine bağlanacak ve çalışmanın kolay anlaşılması için aynı varsayımlar tekrar yapılacaktır. Ayrıca, Üç Fazdan Tek Fazlı CCV'ye iki tür vardır, birinci tip hem Pozitif hem de Negatif Köprü için yarım dalga doğrultucuya ve ikinci tip yukarıda gösterildiği gibi tam dalga doğrultucuya sahip olacaktır. İlk tip, zayıf etkinliği nedeniyle sıklıkla kullanılmamaktadır. Ayrıca tam dalga tipinde her iki köprü doğrultucu da her iki polaritede voltaj üretebilir, ancak pozitif dönüştürücü akımı (kaynak) yalnızca pozitif yönde sağlayabilir ve negatif dönüştürücü akımı yalnızca negatif yönde tahliye edebilir. Bu, CCV'nin dört Çeyrekte çalışmasına izin verir. Bu dört kadran, düzeltme modunda (+ V, + i) ve (-V, -i) ve (+ V, -i) ve (-V,-i) ters çevirme modunda.

Üç Fazdan Üç Fazlıya Döngü Dönüştürücüler:

Üç Fazdan Üç Faza CCV, doğrudan motorlar gibi Üç Fazlı yükleri sürdürebildikleri için en çok kullanılanlardır. Üç Fazlı bir CCV için Yük, normalde bir Motorun stator sargısı gibi Üç Fazlı Yıldız bağlantılı bir yük olacaktır. Bu dönüştürücüler, giriş olarak sabit frekanslı Üç Fazlı AC voltajı alır ve Değişken frekanslı Üç Fazlı AC voltajı sağlar.

İki tip Üç Fazlı CCV vardır, biri yarım dalga dönüştürücü ve diğeri tam dalga dönüştürücü içerir. Yarım dalga dönüştürücü modeli ayrıca 18 tristörlü Cycloconverters veya 3-pulse Cycloconverters olarak da adlandırılır. Tam dalga dönüştürücü, 6 darbeli Döngüsel dönüştürücüler veya 36 tristörlü Döngüsel dönüştürücüler olarak adlandırılır. Aşağıdaki resimde 3 darbeli bir Döngüsel dönüştürücü gösterilmektedir

Burada, her aşama için ikisi tahsis edilmiş altı adet Doğrultucumuz var. Bu CCV'nin çalışması tek fazlı CCV'ye benzer, ancak burada redresörler dalganın sadece yarısını düzeltebilir ve aynı şey üç fazın tümü için de olur.

Uygulamalar:

Siklo dönüştürücüler geniş bir endüstriyel uygulama setine sahiptir, aşağıdakiler

• Öğütme Değirmenleri
• Ağır Yıkama Makinaları
• Maden Sarıcılar
• HVDC Güç hatları
• Uçak Güç kaynağı
• SVG (Statik VAR Jeneratörleri)
• Gemi Sevk sistemi