Το πρωταρχικό καθήκον της ηλεκτρονικής ισχύος είναι η επεξεργασία και ο έλεγχος της ροής ηλεκτρικής ενέργειας παρέχοντας τάσεις και ρεύματα σε μια μορφή που είναι ιδανικά κατάλληλη για φορτία χρήστη. Οι σύγχρονοι ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος εμπλέκονται σε ένα πολύ ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως τροφοδοτικά εναλλασσόμενης λειτουργίας, φίλτρα ενεργού ισχύος, έλεγχος κίνησης ηλεκτρικής μηχανής, συστήματα διανομής ανανεώσιμης ενέργειας, κατανεμημένη παραγωγή ισχύος, ευέλικτα συστήματα μετάδοσης εναλλασσόμενου ρεύματος και τεχνολογία οχημάτων κ.λπ. .
Ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος μπορούν να βρεθούν οπουδήποτε υπάρχει ανάγκη τροποποίησης της μορφής ηλεκτρικής ενέργειας με κλασικά ηλεκτρονικά στα οποία χρησιμοποιούνται ηλεκτρικά ρεύματα και τάσεις για τη μεταφορά πληροφοριών, ενώ με ηλεκτρονικά ισχύος, μεταφέρουν ισχύ. Μερικά παραδείγματα χρήσεων για ηλεκτρονικά συστήματα ισχύος είναι μετατροπείς DC / DC που χρησιμοποιούνται σε πολλές κινητές συσκευές, όπως κινητά τηλέφωνα ή PDA και μετατροπείς AC / DC σε υπολογιστές και τηλεοράσεις. Τα ηλεκτρονικά ισχύος μεγάλης κλίμακας χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο εκατοντάδων μεγαβάτ ροής ισχύος σε ολόκληρη τη χώρα μας. Μερικοί από αυτούς τους μετατροπείς συζητούνται παρακάτω.
Διπλός μετατροπέας
Ο διπλός μετατροπέας είναι ένας συνδυασμός ανορθωτή και αντιστροφέα στον οποίο συμβαίνει η μετατροπή του A.C σε D.C και ακολουθείται από το D.C σε A.C όπου το φορτίο βρίσκεται μεταξύ τους. Ένας διπλός μετατροπέας μπορεί να είναι μονοφασικής ή τριφασικής. Ένας διπλός μετατροπέας αποτελείται από δύο γέφυρες που αποτελούνται από θυρίστορ, στις οποίες μία για ανορθωτικό σκοπό, όπου το εναλλασσόμενο ρεύμα μετατρέπεται σε συνεχές ρεύμα που μπορεί να δοθεί για φόρτωση. Άλλη γέφυρα θυρίστορ χρησιμοποιείται για τη μετατροπή D.C σε A.C.
Διπλός μετατροπέας μονοφασικού
Ο μονοφασικός διπλός μετατροπέας χρησιμοποιεί μια μονοφασική ως πηγή που δίνεται στον μετατροπέα 1 του διπλού μετατροπέα για διόρθωση που ακολουθείται για φόρτωση.
Αρχή λειτουργίας:
Η είσοδος AC που δίνεται στον μετατροπέα 1 για διόρθωση σε αυτή τη διαδικασία, ο θετικός κύκλος εισόδου δίνεται σε ένα πρώτο σετ εμπρόσθια προκατειλημμένων θυρίστορ που δίνει ένα διορθωμένο DC σε θετικό κύκλο, καθώς και αρνητικό κύκλο δίνεται σε ένα σύνολο αντίστροφων προκατειλημμένων θυρίστορ που δίνει DC σε Ο αρνητικός κύκλος που ολοκληρώνει την πλήρη διορθωμένη έξοδο κύματος μπορεί να δοθεί στο φορτίο Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας ο μετατροπέας 2 αποκλείεται χρησιμοποιώντας έναν επαγωγέα. Καθώς το θυρίστορ ξεκινά να κάνει αγωγή μόνο όταν ο παλμός ρεύματος δίνεται στην πύλη και συνεχής αγωγός έως ότου διακοπεί η παροχή ρεύματος. Η έξοδος του Thyristor Bridge μπορεί να έχει ως εξής όταν δίνεται σε διαφορετικά φορτία.
Καθώς ένας διπλός μετατροπέας αποτελείται επίσης από μετατροπή D.C σε A.C για να λειτουργήσει ο μετατροπέας δύο είναι μπλοκαρισμένος, οι είσοδοι D.C μετατρέπονται σε μετατροπή πηγής ισχύος DC.
Απολύσεις Thyristors:
Για να γίνει η συμπεριφορά των θυρίστορ, πρέπει να δοθεί ένας παλμός σκανδάλης στην πύλη του ταυτόχρονα με την τάση της γραμμής. Ένα ξεχωριστό κύκλωμα κίνησης πύλης πρέπει να προστεθεί σε γέφυρες θυρίστορ διπλού μετατροπέα Το κύκλωμα κίνησης πύλης πρέπει να συγχρονίζεται εξίσου με την τάση πηγής, οποιαδήποτε καθυστέρηση προκαλεί μηδενική διασταύρωση και διακυμάνσεις μηδενικής συχνότητας. Για την αποφυγή αυτών των κυκλωμάτων πρέπει να περιλαμβάνονται βρόχοι κλειδώματος φάσης και συγκριτικά.
Εφαρμογές μονοφασικού διπλού μετατροπέα
- Έλεγχος ταχύτητας και έλεγχος κατεύθυνσης σε κινητήρες dc.
Έλεγχος ταχύτητας και έλεγχος πολικότητας κινητήρα dc χρησιμοποιώντας μονοφασικό διπλό μετατροπέα
Ένας μονοφασικός διπλός μετατροπέας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της ταχύτητας και της κατεύθυνσης της διασύνδεσης περιστροφής με τον μικροελεγκτή, ο συνδυασμός τεσσάρων SCR τοποθετείται και στις δύο πλευρές του κινητήρα και ο κινητήρας είναι φορτωμένος. Αυτά τα θυρίστορ μπορούν να ενεργοποιηθούν μέσω ενός οπτοσυζεύκτη που συνδέεται με μια θύρα μικροελεγκτή.
Η περιστροφή του κινητήρα μπορεί να αρχικοποιηθεί με χρήση οπτικού συζευκτήρα θέτοντας ένα σετ θυρίστορ για σκανδάλη που είναι τοποθετημένο στη μία πλευρά και αλλαγή κατεύθυνσης του κινητήρα μπορεί να επιτευχθεί ενεργοποιώντας ένα άλλο σετ θυρίστορ Διακύμανση της ταχύτητας του κινητήρα μπορεί να επιτευχθεί με καθυστερημένη γωνία πυροδότησης SCR.
Η επιλογή τρόπου και η επιλογή ταχύτητας είναι διακόπτες με διασύνδεση μικροελεγκτή χρησιμοποιώντας αυτούς τους διακόπτες, η ταχύτητα και η περιστροφή μπορούν να επιλεγούν.
Μονοφασική - Μετατροπέας AC / AC τριών ποδιών
Power electronics είναι η εφαρμογή ηλεκτρονικών για μετατροπή ισχύος. Μια υποκατηγορία μετατροπής ισχύος είναι η μετατροπή AC σε AC. Ένας ελεγκτής τάσης AC σε AC είναι ένας μετατροπέας που ελέγχει την τάση, το ρεύμα και τη μέση ισχύ που παρέχεται σε ένα φορτίο εναλλασσόμενου ρεύματος από μια πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος. Υπάρχουν δύο τύποι ελεγκτών AC τάσης, μονοφασικός και τριφασικός ελεγκτής AC.
Ένας μονοφασικός μετατροπέας AC / AC είναι ένας μετατροπέας που μετατρέπει από μια σταθερή τάση εισόδου AC σε μεταβλητή τάση εξόδου AC με την επιθυμητή συχνότητα. Χρησιμοποιούνται σε πρακτικά κυκλώματα όπως κυκλώματα φωτισμού, ρυθμιστές ταχύτητας κινητήρων επαγωγής και έλεγχος κινητήρα έλξης κ.λπ. Υπάρχουν πολλές υπάρχουσες τεχνολογίες σε μονοφασικούς μετατροπείς AC / AC που είναι μονοφασικοί - δύο πόδια, τρία πόδια και τέσσερα πόδια. Η μονοφασική - δύο και τέσσερα πόδια μετατροπείς έχουν κάποια μειονεκτήματα όπως - χρειάζονται μεγάλο αριθμό συσκευών ισχύος, μεγάλα κυκλώματα ελέγχου, περισσότερες εναλλαγές και οι απώλειες μειώνονται μόνο το μισό για τον έλεγχο του 50% της εξόδου. Έτσι, για να ξεπεραστούν αυτά τα μειονεκτήματα που υπάρχουν στους συμβατικά χρησιμοποιούμενους μετατροπείς, μια καλύτερη προσέγγιση είναι η χρήση ενός μονοφασικού μετατροπέα AC / AC.
Μονοφασική - τρία πόδια αποτελούνται από 3 πόδια και 6 διακόπτες. Ένα πόδι είναι κοινό τόσο για την πλευρά του πλέγματος όσο και για την πλευρά του φορτίου. Ένα πόδι εκτελεί τη λειτουργία ανορθωτή και ένα πλέγμα εκτελεί τη λειτουργία μετατροπέα. Και σε αυτό, χρησιμοποιούμε Διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM) τεχνικές για τον έλεγχο της παραγωγής μετατροπέα. Ένας μετατροπέας μονοφασικών τριών ποδιών φαίνεται παρακάτω:
Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου των διακοπτών τάσης τροφοδοσίας, οι Qg και Qa πραγματοποιούνται σε ανορθωτές και λαμβάνουμε διορθωμένη έξοδο στον πυκνωτή και για λειτουργία μετατροπέα Εκτός από τους διακόπτες Qg και Qa ’, ενεργοποιήθηκε επίσης ο διακόπτης Ql στο σκέλος του φορτίου και έχουμε έξοδο εναλλασσόμενου ρεύματος στο φορτίο. Κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου, οι διακόπτες Qa και Qg ’στην πλευρά του πλέγματος υποδηλώνουν διορθωμένη έξοδο και για λειτουργία αντιστροφής εκτός από τους διακόπτες Qa και Qg’, ενεργοποιήθηκε επίσης ο διακόπτης Ql και έχουμε έξοδο εναλλασσόμενου ρεύματος στο φορτίο. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο PWM παρέχεται σταθερή τάση εισόδου DC στον αντιστροφέα και λαμβάνεται ελεγχόμενη τάση εξόδου εναλλασσόμενου ρεύματος ρυθμίζοντας τις περιόδους ενεργοποίησης και απενεργοποίησης των συσκευών μετατροπέα. Οι διακόπτες στο κύκλωμα μετατροπέα για σωστή λειτουργία και επίσης για τη μείωση των αρμονικών. Μεταβάλλοντας την τιμή του δείκτη διαμόρφωσης μπορούμε να αλλάξουμε το πλάτος παλμού ανάλογα με την ευκολία μας.
Πλεονεκτήματα και εφαρμογές του μετατροπέα 3 - ποδιών
- Η τάση εξόδου DC στον πυκνωτή διπλασιάζεται σχεδόν σε σύγκριση με τον μετατροπέα τεσσάρων ποδιών.
- Η ισχύς και η τάση του κυκλώματος μπορούν να βελτιωθούν.
- Η ίδια έξοδος μπορεί να επιτευχθεί με μειωμένες απώλειες & διακόπτες. Εξ ου και η απόδοση και ο συντελεστής ισχύος μπορούν να βελτιωθούν.
- Αυτός ο μετατροπέας χρησιμοποιείται σε αδιάλειπτα κυκλώματα τροφοδοσίας (UPS) και σε ηλεκτρονική δύναμη για τη λειτουργία τεσσάρων τεταρτημορίων των δίσκων.
