- Četru kvadrantu darbība divkāršā pārveidotājā
- Princips
- Praktisks Dual Converter
- 1) Dual pārveidotāja darbība bez cirkulējošās strāvas
- 2) Dual pārveidotāja darbība ar cirkulējošo strāvu
- 1) Vienfāzes divkāršais pārveidotājs
- 2) trīsfāžu divkāršais pārveidotājs
Iepriekšējā apmācībā mēs redzējām, kā tiek veidota dubultās barošanas avota shēma, tagad mēs uzzinām par divkāršiem pārveidotājiem, kas vienlaikus var pārveidot maiņstrāvu par līdzstrāvu un līdzstrāvu par maiņstrāvu. Kā norāda nosaukums, Dual Converter ir divi pārveidotāji, viens pārveidotājs darbojas ar taisngriezi (pārveido maiņstrāvu uz līdzstrāvu), bet otrs pārveidotājs darbojas kā invertors (pārveido līdzstrāvu par maiņstrāvu). Abi pārveidotāji ir savienoti aizmugurē ar kopēju slodzi, kā parādīts augšējā attēlā. Lai uzzinātu vairāk par Taisngriezi un Inverteru, sekojiet saitēm.
Kāpēc mēs izmantojam duālo pārveidotāju? Ja slodzi var piegādāt tikai viens pārveidotājs, tad kāpēc mēs izmantojam divus pārveidotājus? Šie jautājumi var rasties, un jūs saņemsit atbildi šajā rakstā.
Šeit mums ir divi pārveidotāji, kas savienoti atpakaļ. Šāda veida savienojuma dēļ šo ierīci var veidot četru kvadrantu darbībai. Tas nozīmē, ka gan slodzes spriegums, gan slodzes strāva kļūst atgriezeniska. Kā četru kvadrantu darbība ir iespējama divkāršā pārveidotājā? To mēs redzēsim tālāk šajā rakstā.
Parasti maiņstrāvas diskdziņiem vai mainīga ātruma līdzstrāvas diskdziņiem tiek izmantoti divkāršie pārveidotāji. To lieto lieljaudas lietojumiem.
Četru kvadrantu darbība divkāršā pārveidotājā
Pirmais kvadrants: gan spriegums, gan strāva ir pozitīvi.
Otrais kvadrants: spriegums ir pozitīvs un strāva ir negatīva.
Trešais kvadrants: gan spriegums, gan strāva ir negatīvi.
Ceturtais kvadrants: spriegums ir negatīvs un strāva ir pozitīva.
No šiem diviem pārveidotājiem pirmais pārveidotājs darbojas divos kvadrantos atkarībā no šaušanas leņķa α vērtības. Šis pārveidotājs darbojas kā taisngriezis, ja α vērtība ir mazāka par 90˚. Šajā operācijā pārveidotājs rada pozitīvu vidējo slodzes spriegumu un slodzes strāvu un darbojas pirmajā kvadrantā.
Ja α vērtība ir lielāka par 90˚, šis pārveidotājs darbojas kā invertors. Šajā darbībā pārveidotājs rada negatīvu vidējo izejas spriegumu, un strāvas virziens netiek mainīts. Tāpēc slodzes strāva paliek pozitīva. Pirmajā kvadranta operācijā enerģija pāriet no avota uz slodzi un ceturtajā kvadranta operācijā enerģija pāriet no slodzes uz avotu.
Līdzīgi otrais pārveidotājs darbojas kā taisngriezis, ja šaušanas leņķis α ir mazāks par 90 °, un tas darbojas kā invertors, ja šaušanas leņķis α ir lielāks par 90 °. Kad šis pārveidotājs darbojas kā taisngriezis, vidējais izejas spriegums un strāva ir negatīvi. Tātad, tas darbojas trešajā kvadrantā, un enerģijas plūsma notiek no slodzes līdz avotam. Šeit motors griežas pretējā virzienā. Kad šis pārveidotājs darbojas kā invertors, vidējais izejas spriegums ir pozitīvs un strāva ir negatīva. Tātad, tas darbojas otrajā kvadrantā, un enerģijas plūsma notiek no slodzes līdz avotam.
Ja enerģijas plūsma notiek no slodzes uz avotu, motors darbojas kā ģenerators, un tas padara iespējamu reģeneratīvo pārtraukumu.
Princips
Lai saprastu divkāršā pārveidotāja principu, mēs pieņemam, ka abi pārveidotāji ir ideāli. Tas nozīmē, ka tie rada tīru līdzstrāvas izejas spriegumu, pie izejas spailēm nav pulsācijas. Divkāršā pārveidotāja vienkāršotā ekvivalenta diagramma ir parādīta zemāk redzamajā attēlā.
Iepriekš minētajā shēmā pārveidotājs tiek pieņemts kā kontrolējams līdzstrāvas sprieguma avots, un tas ir savienots virknē ar diode. Pārveidotāju šaušanas leņķi regulē vadības ķēde. Tātad, abu pārveidotāju līdzstrāvas spriegumi ir vienādi pēc lieluma un pretēji polaritātē. Tas ļauj caur slodzi vadīt strāvu pretējā virzienā.
Pārveidotāju, kas darbojas kā taisngriezis, sauc par pozitīvas grupas pārveidotāju, bet otru pārveidotāju, kas darbojas kā invertors, - par negatīvās grupas pārveidotāju.
Vidējais izejas spriegums ir šaušanas leņķa funkcija. Vienfāzes invertoram un trīsfāzu invertoram vidējais izejas spriegums ir zem vienādojumu.
E DC1 = E max Cos⍺ 1 E DC2 = E max Cos⍺ 2
Kur α 1 un α 2 ir attiecīgi pārveidotāja-1 un pārveidotāja-2 šaušanas leņķis.
Vienfāzes divkāršam pārveidotājam, E max = 2E m / π
Trīsfāzu divkāršam pārveidotājam, E max = 3√3E m / π
Ideāls pārveidotājs, E DC = E DC1 = -E DC2 E max Cos⍺ 1 = -E max Cos⍺ 2 Cos⍺ 1 = -Cos⍺ 2 Cos⍺ 1 = Cos (180⁰ - ⍺ 2) ⍺ 1 = 180⁰ - ⍺ 2 ⍺ 1 + ⍺ 2 = 180⁰
Kā apspriests iepriekš, vidējais izejas spriegums ir šaušanas leņķa funkcija. Tas nozīmē, ka vēlamajam izejas spriegumam mums jākontrolē šaušanas leņķis. Aktivizēšanas leņķa regulēšanas ķēde var izmantot, piemēram, ka tad, kad vadības signāls E c mainās, apdedzinot leņķis α 1 un α 2 mainīsies tādā veidā, ka tas atbilst zemāk diagrammā.
Praktisks Dual Converter
Praktiski mēs nevaram uzskatīt, ka abi pārveidotāji ir ideāli pārveidotāji. Ja pārveidotāju šaušanas leņķis ir iestatīts tā, lai ⍺ 1 + ⍺ 2 = 180⁰. Šajā stāvoklī abu pārveidotāju vidējais izejas spriegums ir vienāds mm, bet pretējs polaritātē. Bet pulsācijas sprieguma dēļ mēs nevaram precīzi iegūt tādu pašu spriegumu. Tātad, ir momentāno sprieguma starpība pie DC termināļiem divu pārveidotāju, kas rada milzīgu c irculating strāvu starp konvektoru un kas plūst caur slodzi.
Tāpēc praktiskajā divkāršajā pārveidotājā ir nepieciešams kontrolēt cirkulējošo strāvu. Cirkulējošās strāvas kontrolei ir divi režīmi.
1) Darbība bez cirkulējošās strāvas
2) Darbība ar cirkulējošo strāvu
1) Dual pārveidotāja darbība bez cirkulējošās strāvas
Šāda veida divkāršā pārveidotāja vadībā darbojas tikai viens pārveidotājs, un cits pārveidotājs ir īslaicīgi bloķēts. Tātad vienlaikus darbojas viens pārveidotājs, un reaktors starp pārveidotājiem nav vajadzīgs. Konkrētā brīdī pieņemsim, ka pārveidotājs-1 darbojas kā taisngriezis un piegādā slodzes strāvu. Šajā brīdī pārveidotājs-2 tiek bloķēts, noņemot šaušanas leņķi. Inversijas darbībai pārveidotājs-1 ir bloķēts, un pārveidotājs-2 piegādā slodzes strāvu.
Impulsi pārveidotājam-2 tiek izmantoti pēc aizkaves laika. Kavēšanās laiks ir aptuveni 10 līdz 20 ms. Kāpēc mēs izmantojam kavēšanās laiku starp darbības maiņu? Tas nodrošina drošu tiristoru darbību. Ja pārveidotājs-2 iedarbojas, pirms pārveidotājs-1 ir pilnībā izslēgts, starp pārveidotājiem plūst liels daudzums cirkulējošās strāvas.
Ir daudz vadības shēmu, lai ģenerētu šaušanas leņķi divkāršā pārveidotāja bezstrāvas cirkulācijas cirkulācijai. Šīs vadības shēmas ir izstrādātas, lai darbinātu ļoti sarežģītas vadības sistēmas. Šeit vienlaikus darbojas tikai viens pārveidotājs. Tāpēc ir iespējams izmantot tikai vienu šaušanas leņķa vienību. Tālāk ir uzskaitītas dažas pamata shēmas.
A) Pārveidotāja izvēle pēc vadības signāla polaritātes
B) Pārveidotāja izvēle pēc slodzes strāvas polaritātes
C) Pārveidotāja izvēle gan ar vadības spriegumu, gan slodzes strāvu
2) Dual pārveidotāja darbība ar cirkulējošo strāvu
Bez cirkulējošās strāvas pārveidotāja tam nepieciešama ļoti sarežģīta vadības sistēma, un slodzes strāva nav nepārtraukta. Lai pārvarētu šīs grūtības, ir divkāršs pārveidotājs, kas var darboties ar cirkulējošo strāvu. Starp abu pārveidotāju līdzstrāvas spailēm ir pievienots strāvas ierobežojošais reaktors. Abu pārveidotāju šaušanas leņķis ir iestatīts tā, lai minimālais cirkulējošās strāvas daudzums plūst caur reaktoru. Kā minēts ideālajā invertorā, cirkulējošā strāva ir nulle, ja ⍺ 1 + ⍺ 2 = 180⁰.
Pieņemsim, ka pārveidotāja-1 šaušanas leņķis ir 60˚, tad pārveidotāja-2 šaušanas leņķis ir jāsaglabā 120˚. Šajā darbībā pārveidotājs-1 darbosies kā taisngriezis, bet pārveidotājs-2 - kā invertors. Tādējādi šāda veida darbībās vienlaikus abi pārveidotāji ir vadošā stāvoklī. Ja slodzes strāva tiek mainīta pretēji, pārveidotājs, kas darbojas kā taisngriezis, tagad darbojas kā invertors, savukārt pārveidotājs, kas darbojas kā invertors, tagad darbojas kā taisngriezis. Šajā shēmā abi pārveidotāji darbojas vienlaikus. Tātad tam nepieciešami divi šaušanas leņķa ģeneratora bloki.
Šīs shēmas priekšrocība ir tā, ka inversijas laikā mēs varam panākt vienmērīgu pārveidotāja darbību. Shēmas reakcija uz laiku ir ļoti ātra. Normāls kavēšanās periods ir no 10 līdz 20 ms, ja tiek izslēgta cirkulējošās strāvas brīva darbība.
Šīs shēmas trūkums ir tāds, ka reaktora lielums un izmaksas ir augstas. Cirkulējošās strāvas dēļ jaudas koeficients un efektivitāte ir zema. Lai apstrādātu cirkulējošo strāvu, ir nepieciešami tiristori ar augstu strāvas stiprumu.
Pēc slodzes veida tiek izmantoti vienfāzes un trīsfāžu divkāršie pārveidotāji.
1) Vienfāzes divkāršais pārveidotājs
Divkāršā pārveidotāja shēma ir parādīta zemāk redzamajā attēlā. Kā slodze tiek izmantots atsevišķi ierosināts līdzstrāvas motors. Abu pārveidotāju līdzstrāvas spailes ir savienotas ar armatūras tinuma spailēm. Šeit divi vienfāzes pilni pārveidotāji ir savienoti atpakaļ. Abi pārveidotāji nodrošina kopēju slodzi.
Pārveidotāja-1 šaušanas leņķis ir α 1 un α 1 ir mazāks par 90 °. Tādējādi pārveidotājs-1 darbojas kā taisngriezis. Pozitīvam pusciklam (0 <t <π) vadīs tiristors S1 un S2 un negatīvam pus ciklam (π <t <2π) - tiristors S3 un S4. Šajā operācijā izejas spriegums un strāva ir pozitīvi. Tātad, šī darbība ir pazīstama kā virzīšanās uz priekšu, un pārveidotājs darbojas pirmajā kvadrantā.
Pārveidotāja-2 šaušanas leņķis ir 180 - α 1 = α 2 un α 2 ir lielāks par 90 °. Tātad, pārveidotājs-2 darbojas kā invertors. Veicot šo darbību, slodzes strāva paliek tajā pašā virzienā. Izejas sprieguma polaritāte ir negatīva. Tāpēc pārveidotājs darbojas ceturtajā kvadrantā. Šī darbība ir pazīstama kā reģeneratīvā bremzēšana.
DC motora reversai rotācijai pārveidotājs-2 darbojas kā taisngriezis un pārveidotājs-1 kā invertors. Pārveidotāja-2 α 2 šaušanas leņķis ir mazāks par 90 °. Alternatīvais sprieguma avots nodrošina slodzi. Šajā operācijā slodzes strāva ir negatīva, un izejas vidējais spriegums ir arī negatīvs. Tāpēc pārveidotājs-2 darbojas trešajā kvadrantā. Šī darbība ir pazīstama kā reversā motorizācija.
Reversā režīmā pārveidotāja-1 šaušanas leņķis ir mazāks par 90 ° un pārveidotāja-2 šaušanas leņķis ir lielāks par 90 °. Tātad šajā operācijā slodzes strāva ir negatīva, bet vidējais izejas spriegums ir pozitīvs. Tātad pārveidotājs-2 darbojas otrajā kvadrantā. Šī darbība ir pazīstama kā reversā reģeneratīvā bremzēšana.
Vienfāzes divkāršā pārveidotāja viļņu forma ir parādīta zemāk redzamajā attēlā.
2) trīsfāžu divkāršais pārveidotājs
Trīsfāžu divkāršā pārveidotāja shēma ir parādīta zemāk redzamajā attēlā. Šeit divi trīsfāžu pārveidotāji ir savienoti atpakaļ. Darbības princips ir tāds pats kā vienfāzes divkāršais pārveidotājs.
Tātad šādi tiek izstrādāti divkāršie pārveidotāji, un, kā jau teicām, tos parasti izmanto, lai izveidotu atgriezeniskus līdzstrāvas diskus vai mainīga ātruma līdzstrāvas diskus lieljaudas lietojumprogrammās.