מהו מהפך המקור הנוכחי: עבודה ויישומיו

הממירים משמשים להמרת הכוח מ- DC ל AC. מהפך מקור המתח (VSI) ומקור הנוכחי ממיר מתח (CSI) הם שני סוגים של ממירים, ההבדל העיקרי בין מהפך מקור מתח לבין מהפך מקור זרם הוא שמתח המוצא קבוע ב- VSI וזרם הקלט קבוע ב- CSI. ה- CSI הוא מקור זרם קבוע המספק AC לקלט, והוא נקרא גם ממיר dc-link בו זרם העומס קבוע. מאמר זה דן בממיר המקור הנוכחי.

מהו מהפך המקור הנוכחי?

מהפך המקור הנוכחי מכונה גם מהפך זרם זרם הממיר את זרם הכניסה לזרם חשמל והפלט שלו יכול להיות תלת פאזי או שלב יחיד. על פי הגדרת המקור הנוכחי, מקור זרם אידיאלי הוא סוג המקור בו הזרם קבוע והוא בלתי תלוי במתח.

בקרת מהפך מקור נוכחית

מקור המתח מחובר בסדרה עם ערך אינדוקציה גדול (L_ד) וזה שם את המעגל כמקור הנוכחי. תרשים המעגל של כונן מנוע האינדוקציה המופעל על ידי מהפך המקור הנוכחי מוצג באיור שלהלן.

מקור הנוכחי מהפך כונן מנוע אינדוקציה

המעגל מורכב משש דיודות (D₁, ד_שתיים, ד₃, ד₄, ד₅, ד₆), שישה קבלים (C₁, ג_שתיים, ג₃, ג₄, ג₅, ג₆), שש תיריסטים (ת₁, ת_שתיים, ת₃, ת₄, ת₅, ת₆) אשר קבועים בהפרש פאזה של 60⁰. פלט המהפך מחובר ל- מנוע אינדוקציה . עבור מהירות נתונה, מומנט נשלט על ידי שינוי זרם ה- dc-link I_דוניתן לשנות את הזרם הזה על ידי שינוי ה- V_ד. הולכה של שני מתגים באותה השהיה לא מובילה לעלייה פתאומית של הזרם עקב נוכחות של ערך גדול של השראות L_ד.

התצורות של כונן מנוע המשרן המוזן מהפך המקור הנוכחי בהתאם למקור מוצגות באיור שלהלן.

כונני מנוע אינדוקציה CSI

כאשר המקור זמין במקור dc, המסוק משמש כדי לשנות את הזרם. כאשר המקור זמין במקור AC אז יש מיישר בשליטה מלאה המשנה את זרם הפלט.

כונן CSI מבוקר להחליק עם לולאה סגורה עם נביחות רגנרטיביות

מהירות הייחוס של שגיאת המנוע (∆ω_M) ניתן לבקר המהירות שהוא בדרך כלל בקר VI והפלט של הבקר VI הוא מהירות החלקה הניתנת לווסת החלקה הנדרש לוויסות המהירות. מהירות ההחלקה ניתנת לבקרת השטף והפלט זה הוא זרם ייחוס I_ד^*שיש לשלוט בזה. מהירות ההחלקה (ω_גברת) ומהירות בפועל (ω_M) מתווספים ויקבלו את המהירות הסינכרונית, מהמהירות הסינכרונית שנוכל לקבוע את התדר.

פקודת התדרים ניתנת ל- CSI מכיוון שהמהפך מסוגל מאוד לשלוט בתדר. אנו יכולים לשלוט על תפוקת CSI על ידי שינוי זרם הקלט. זרם הייחוס (I_ד^*) וזרם ממשי (I_ד) נוסף ויקבל את השגיאה של הזרם (∆ I_ד). השגיאה של הזרם ניתנת לבקר הנוכחי השולט בזרם קישור ה- DC ומבוסס על זרם ה- DC, אנו יכולים לשלוט ב- α, ו- α זה יחליט את המתח על פיו תוכלו לקבוע, עד כמה הנוכחי הולך להשתנות. זהו כונן CSI עם לולאה סגורה עם החלקה עם בלימה מתחדשת. זהו פעולתו של כונן CSI עם לולאה סגורה ומבוקר עם בלימה מתחדשת ודיאגרמת המעגל שלו מוצגת באיור שלהלן.

כונן CSI מבוקר להחליק עם לולאה סגורה עם בלימה רגנרטיבית

היתרון העיקרי של כונן מוזן CSI הוא שהוא אמין יותר מכונן מקור הזנת מהפך מקור והחסרון הוא שיש לו טווח מהירות נמוך יותר, תגובה דינמית איטית יותר, הכונן פועל תמיד בלולאה סגורה והוא לא מתאים לריבוי כונן מוטורי.

מהפך מקור נוכחי עם עומס R

תרשים המעגל של מהפך המקור הנוכחי עם עומס R מוצג באיור שלהלן.

מהפך מקור נוכחי עם עומס R

המעגל מורכב מארבעה מתגי תיריסטור (T₁, ת_שתיים, ת₃, ת₄), אני_סהוא זרם מקור הקלט שהוא קבוע, ואתה יכול לראות שאין שום דיודה אנטי מקבילה המחוברת. הזרם הקבוע מסופק על ידי חיבור מקורות מתח בסדרה עם אינדוקציה גדולה. אנו יודעים כי תכונת ההשראות, שהיא לא תאפשר את השינוי הפתאומי בזרם, ולכן כאשר אנו מחברים מקור מתח עם השראות גדולה אז בהחלט שהזרם המיוצר על פניו יהיה קבוע. גורם הפיזור הבסיסי של מהפך המקור הנוכחי עם עומס התנגדות שווה לאחד.

פרמטרים של מהפך המקור הנוכחי עם עומס R

אם נפעיל את T₁ו- ת_שתייםמ- 0 ל- T / 2 אז זרם המוצא ומתח המוצא באים לידי ביטוי כ-

אני₀= אני_ס> 0

ו₀= אני₀ר

אם נפעיל את T₃ו- ת₄מ- T / 2 ל- T אז זרם המוצא ומתח המוצא באים לידי ביטוי כ-

אני₀= -אני_ס> 0

ו₀= אני₀ר<0

צורת גל הפלט של מהפך המקור הנוכחי עם עומס R מוצג באיור שלהלן

צורת גל פלט של מהפך מקור זרם עם עומס R

במקרה של עומס התנגדות, יש צורך בהסעה מאולצת. מ- 0 ל- T / 2, T.₁ו- ת_שתייםמוליכים ומ- T / 2 ל- T, T.₃& T₄מנהלים. לכן, זווית ההולכה של כל מתג תהיה שווה ל- ᴨ וזמן ההולכה של כל מתג יהיה שווה ל- T / 2.

מתח הכניסה של העומס ההתנגדות מתבטא כ-

ו_ב= V.₀(מ- 0 עד T / 2)

ו_ב= -V₀(מ T / 2 ל T)

זרם המוצא של RMS ומתח המוצא של ה- RMS של עומס ההתנגדות CSI באים לידי ביטוי כ-

אני_{0 (RMS)}= אני_ס

ו_{0 (RMS)}= אני_{0 (RMS)}ר

זרם התיריסטור הממוצע וה- RMS של ה- CSI עם עומס התנגדות הוא

אני_{T (ממוצע)}= אני_ס/שתיים

אני_{T (RMS)}= אני_ס/ √2

סדרת פורייה של זרם המוצא ומתח המוצא של ה- CSI עם עומס התנגדות הוא

המרכיב הבסיסי של זרם הפלט RMS הוא

אני_{01 (RMS)}= 2√2 / ᴨ * אני_ס

גורם העיוות של מהפך המקור הנוכחי עם עומס R הוא

g = 2√2 / ᴨ

העיוות ההרמוני הכולל מתבטא כ-

THD = 48.43%

המרכיב הבסיסי של זרם התיריסטור הממוצע וה- RMS הוא

אני_{T01 (ממוצע)}= אני_{01 (מקסימום)}/ ᴨ

אני_{T01 (RMS)}= אני_{01 (מקסימום)}/ שתיים

הכוח הבסיסי על פני העומס מתבטא כ-

ו_{01 (RMS)}*אני_{01 (RMS)}* cosϕ₁

ההספק הכולל על פני העומס מתבטא כ-

אני_{0 (RMS)}^שתייםR = V._{0 (RMS)}^שתיים/ ר

מתח הכניסה V._בתמיד חיובי מכיוון שהכוח מועבר תמיד ממקור לעומס.

מהפך מקור זרם עם עומס קיבולי או עומס C

תרשים המעגל של העומס הקיבולי מהפך המקור הנוכחי מוצג באיור שלהלן

מהפך מקור זרם עם עומס C

בצורת הגל מ- o ל- T / 2, T₁ו- ת_שתייםמופעלות וזרם המוצא הוא אני₀= אני_ס. באופן דומה מ- T / 2 ל- T,ט₃ו- ת₄מופעלות וזרם המוצא הוא אני₀= -אני_ס.כךצורת הגל הנוכחי של העומס אינה תלויה בעומס.צורת גל הפלט של מהפך CSI עם C-Load מוצגת באיור שלהלן.

צורת גל פלט של מהפך המקור הנוכחי עם עומס C

שילוב צורת הגל הנוכחי של המוצא ייתן את מתח המוצא. אם זרם המוצא הוא AC אז בהחלט מתח המוצא הוא AC. בתרשים המעגל נלקח העומס הקיבולי בלבד, כך שהזרם מוביל את המתח ב 90⁰

אני₀= אני_ג= C dV₀/ DT

ו₀(t) = 1 / C ∫ אני_ג(t) dt = 1 / C ∫ I₀DT

מתח הכניסה של עומס C הוא

ו _ב = V. ₀ (מ- 0 עד T / 2)

ו_ב= -V₀(מ T / 2 ל T)

מתח המוצא חיובי כאשרט₁ו- ת_שתייםמתנהלים בין 0 לπ ומתיט₃ו- ת₄מ- π ל 3π / 2 ואז כברירת מחדל אתט₁ו- ת_שתייםעוברים הטיה הפוכה בגלל עומס המתח החיובי, כלומר במקרה זה ניתן לבצע שינויים טבעיים או העברת עומסים, כלומר איננו צריכים לשים מעגל חיצוני או מעגל מעבר חיצוני על מנת לכבות את התיריסטור T₁ו- ת_שתיים.עלינו למצוא את זמן כיבוי המעגל כאשר ניתן להתממש באופן טבעי. זמן כיבוי המעגל מתבטא כ-

ω₀t_ג= ᴨ / 2

t_ג= ᴨ / 2 ω₀

פרמטרים של מהפך המקור הנוכחי עם עומס C

זרם התיריסטור הממוצע וה- RMS מתבטא כ-

אני_{T (ממוצע)}= אני_ס/שתיים

אני_{T (RMS)}= אני_ס/ √2

סדרת פורייה של זרם המוצא ומתח המוצא של העומס הקיבולי הוא

גורם הפיזור הבסיסי של CSI עם עומס C שווה לאפס.

המרכיב הבסיסי של כוח המוצא מתבטא כ-

פ₀₁= V._{01 (RMS)}אני_{01 (RMS)}קוס ϕ₁= 0

המרכיב הבסיסי של זרם התיריסטור הממוצע וה- RMS הוא

אני_{T01 (ממוצע)}= אני_{01 (מקסימום)}/ ᴨ ואני_{T01 (RMS)}= אני_{01 (מקסימום)}/ שתיים

מתח המוצא המרבי הוא

ו_{0 (מקסימום)}= אני_סT / 4C

ערך ה- RMS של מתח הכניסה הוא

ו_{ב (RMS)}= V._{o (מקסימום)}/ √3

אלה הפרמטרים של מהפך המקור הנוכחי עם העומס הקיבולי.

יישומים

היישומים של מהפך המקור הנוכחי הם

• יחידות UPS
• מחוללי פלזמה LT
• כונני מנוע זרם חילופין
• החלפת מכשירים
• מנועי אינדוקציה למשאבות ומאווררים

יתרונות

היתרונות של מהפך המקור הנוכחי הם

• דיודת משוב אינה נדרשת
• ההסבה היא פשוטה

חסרונות

החסרונות של מהפך המקור הנוכחי הם

• זה צריך שלב ממיר נוסף
• בעומס קל, יש לו בעיית יציבות וביצועים איטיים

לפיכך, זה הכל בערך סקירה כללית של מהפך המקור הנוכחי , בקרת מהפך המקור הנוכחי, כונן CSI עם החלקה בלולאה סגורה עם בלימה מתחדשת, מהפך מקור זרם עם עומס R, יישומים, יתרונות, חסרונות נידונים. הנה שאלה עבורך מהו עקרון העבודה הנוכחי של מהפך המקור?