ไซโคลคอนเวอร์เตอร์ที่ใช้ไทริสเตอร์และการใช้งาน

Cycloconverter เป็นตัวแปลงความถี่จากระดับหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่งซึ่งสามารถเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสสลับจากความถี่หนึ่งไปเป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่ความถี่อื่น นี่คือไฟล์ กระบวนการแปลง AC-AC เสร็จสิ้นด้วยการเปลี่ยนแปลงความถี่ ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่าเครื่องเปลี่ยนความถี่ โดยปกติความถี่เอาต์พุตจะน้อยกว่าความถี่อินพุต การใช้งานวงจรควบคุมมีความซับซ้อนเนื่องจาก SCR จำนวนมาก ไมโครคอนโทรลเลอร์หรือ DSP หรือไมโครโปรเซสเซอร์ใช้ในวงจรควบคุม

ไซโคลคอนเวอร์เตอร์

ไซโคลคอนเวอร์เตอร์สามารถแปลงความถี่ได้ในขั้นตอนเดียวและช่วยให้มั่นใจได้ว่าสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าและความถี่ได้ นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องใช้ การสลับวงจร ไม่จำเป็นเพราะใช้การเปลี่ยนตามธรรมชาติ การถ่ายโอนพลังงานภายใน Cycloconverter เกิดขึ้นในสองทิศทาง

ไซโคลคอนเวอร์เตอร์มีสองประเภท

ขั้นตอนขึ้น Cycloconverter:

ประเภทเหล่านี้ใช้การเปลี่ยนปกติและให้เอาต์พุตที่ความถี่สูงกว่าอินพุต

ขั้นตอนลง Cycloconverter:

ประเภทนี้ใช้การเปลี่ยนแบบบังคับและส่งผลให้เอาต์พุตมีความถี่ต่ำกว่าอินพุต

ตัวแปลงไซโคลแบ่งออกเป็นสามประเภทตามที่กล่าวไว้ด้านล่าง

เฟสเดียวเป็นเฟสเดียว

Cycloconverter นี้มีตัวแปลงคลื่นเต็มสองตัวที่เชื่อมต่อกลับไปด้านหลัง หากตัวแปลงตัวหนึ่งทำงานอีกตัวหนึ่งถูกปิดใช้งานจะไม่มีกระแสไหลผ่าน

สามเฟสเป็นเฟสเดียว

Cycloconverter นี้ทำงานในสี่ส่วนคือ (+ V, + I) และ (−V, −I) เป็นโหมดแก้ไขและ (+ V, −I) และ (−V, + I) เป็นโหมดผกผัน

สามเฟสถึงสามเฟส

Cycloconverter นี้ส่วนใหญ่ใช้ในระบบเครื่อง AC ที่ทำงานบนเครื่องเหนี่ยวนำสามเฟสและเครื่องซิงโครนัส

การแนะนำเฟสเดียวเป็นไซโคลคอนเวอร์เตอร์เฟสเดียวโดยใช้ไทริสเตอร์

Cycloconverter มีไทริสเตอร์สี่ตัวแบ่งออกเป็นสองตัว ธนาคารไทริสเตอร์ เช่นธนาคารเชิงบวกและธนาคารเชิงลบของแต่ละธนาคาร เมื่อกระแสบวกไหลในโหลดแรงดันขาออกจะถูกควบคุมโดยการควบคุมเฟสของไทริสเตอร์อาร์เรย์บวกสองตัวในขณะที่ไทริสเตอร์อาร์เรย์เชิงลบจะถูกปิดไว้และในทางกลับกันเมื่อกระแสลบไหลในโหลด

ภาพประกอบการทำงานของไซโคลคอนเวอร์เตอร์เฟสเดียว

รูปคลื่นเอาต์พุตที่สมบูรณ์แบบสำหรับกระแสโหลดไซน์และมุมเฟสโหลดต่างๆแสดงในรูปด้านล่าง เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องปิดอาร์เรย์ของไทริสเตอร์ที่ไม่ได้นำไฟฟ้าไว้ตลอดเวลามิฉะนั้นอาจเกิดการลัดวงจรผ่านอาร์เรย์ไทริสเตอร์สองอาร์เรย์ซึ่งส่งผลให้รูปคลื่นผิดเพี้ยนและอาจเกิดความล้มเหลวของอุปกรณ์จากกระแสไฟฟ้าลัดวงจร

รูปคลื่นเอาต์พุตที่เหมาะ

ปัญหาหลักในการควบคุมของเครื่องแปลงไซโคลคือวิธีการสลับระหว่างธนาคารในเวลาที่สั้นที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงความผิดเพี้ยนในขณะที่ตรวจสอบให้แน่ใจว่าทั้งสองธนาคารไม่ดำเนินการในเวลาเดียวกัน

การเพิ่มวงจรไฟฟ้าทั่วไปที่ขจัดข้อกำหนดในการป้องกันไม่ให้ธนาคารหนึ่งปิดคือการวางตัวเหนี่ยวนำแบบเคาะตรงกลางที่เรียกว่าตัวเหนี่ยวนำกระแสหมุนเวียนระหว่างเอาต์พุตของสองธนาคาร

ขณะนี้ธนาคารทั้งสองสามารถดำเนินการร่วมกันได้โดยไม่ต้องลัดวงจร นอกจากนี้กระแสหมุนเวียนในตัวเหนี่ยวนำยังช่วยให้ทั้งสองธนาคารทำงานตลอดเวลาส่งผลให้รูปคลื่นเอาต์พุตดีขึ้น

การออกแบบไซโคลคอนเวอร์เตอร์โดยใช้ไทริสเตอร์

โครงการนี้ออกแบบมาเพื่อควบคุมความเร็วของไฟล์ มอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียว ในสามขั้นตอนโดยใช้เทคนิค Cycloconverter โดย Thyristors A.C Motors มีข้อดีคือมีราคาไม่แพงนักและเชื่อถือได้มาก

แผนภาพบล็อกของไซโคลคอนเวอร์เตอร์ที่ใช้ไทริสเตอร์

ข้อกำหนดส่วนประกอบฮาร์ดแวร์

แหล่งจ่ายไฟ DC 5V, ไมโครคอนโทรลเลอร์ (AT89S52 / AT89C51), Optoisolator (MOC3021), มอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียว, ปุ่มกด, SCR, LM358 ไอซี , ตัวต้านทาน, คาปาซิเตอร์.

Zero Voltage Cross Detection

การตรวจจับแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์หมายถึงรูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าที่ส่งผ่านแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์สำหรับทุกๆ 10 มิลลิวินาทีของรอบ 20 มิลลิวินาที เรากำลังใช้สัญญาณ AC 50Hz ระยะเวลาของรอบทั้งหมดคือ 20msec (T = 1 / F = 1/50 = 20msec) ซึ่งในทุกๆครึ่งรอบ (เช่น 10ms) เราต้องได้รับสัญญาณเป็นศูนย์

Zero Voltage Cross Detection

สิ่งนี้ทำได้โดยการใช้กระแสตรงแบบพัลซิ่งหลังบริดจ์เร็กติไฟเออร์ก่อนที่จะถูกกรอง เพื่อจุดประสงค์นั้นเรากำลังใช้ไดโอดปิดกั้น D3 ระหว่างจังหวะ DC และ ตัวเก็บประจุกรอง เพื่อให้เราได้รับกระแสตรงที่เร้าใจสำหรับการใช้งาน

DC แบบพัลซิ่งมอบให้กับตัวแบ่งที่มีศักยภาพ 6.8k และ 6.8K เพื่อส่งเอาต์พุตประมาณ 5V พัลส์จาก 12V พัลซิ่งซึ่งเชื่อมต่อกับอินพุตที่ไม่กลับด้านของพินเปรียบเทียบ 3 ที่นี่ Op-amp ใช้เป็นตัวเปรียบเทียบ

5V DC มอบให้กับไฟล์ ตัวแบ่งที่เป็นไปได้ 47k และ 10K ซึ่งให้เอาต์พุตประมาณ 1.06V และเชื่อมต่อกับอินพุทขาอินพุตหมายเลข 2 ความต้านทาน 1K ใช้จากขาเอาต์พุต 1 ไปยังขาอินพุต 2 สำหรับข้อเสนอแนะ

ดังที่เราทราบหลักการของตัวเปรียบเทียบคือเมื่อเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านมีค่ามากกว่าเทอร์มินัลกลับด้านเอาต์พุตจะมีลอจิกสูง (แรงดันไฟฟ้า) ดังนั้น DC แบบพัลซิ่งที่ขาหมายเลข 3 จึงถูกเปรียบเทียบกับ DC 1.06V คงที่ที่ขาหมายเลข 2

o / p ของตัวเปรียบเทียบนี้ถูกป้อนเข้ากับเทอร์มินัลกลับด้านของตัวเปรียบเทียบอื่น ขั้วที่ไม่กลับด้านของพินเปรียบเทียบหมายเลข 5 นี้ได้รับแรงดันอ้างอิงคงที่นั่นคือ 2.5V ที่นำมาจากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากตัวต้านทาน 10k และ 10k

ดังนั้นเราจึงตรวจพบ ZVR (Zero Voltage Reference) จากนั้น ZVR นี้จะถูกใช้เป็นพัลส์อินพุตไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์

รูปคลื่น ZVS

ขั้นตอนการทำงานของ Cycloconverter

การเชื่อมต่อวงจรแสดงในแผนภาพด้านบน โครงการใช้การอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ตามที่อธิบายไว้ข้างต้นที่หมายเลขพิน 13 ของไมโครคอนโทรลเลอร์ แปด Opto - ตัวแยก MOC3021 ใช้สำหรับขับเคลื่อน 8 SCR’s U2 ไปยัง U9

4 SCR (วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอน) ที่ใช้ในสะพานเต็มจะอยู่ในรูปแบบตรงกันข้ามกับชุดของ 4 SCR อีกชุดดังที่แสดงในแผนภาพ ทริกเกอร์พัลส์ที่สร้างขึ้นโดย MC ตามโปรแกรมที่เขียนขึ้นให้เงื่อนไขการป้อนข้อมูลไปยัง Opto - isolator ที่ขับเคลื่อน SCR ตามลำดับ

มีเพียง Opto U17 เพียงตัวเดียวที่ขับ SCR U2 เท่านั้นที่แสดงไว้ด้านบนในขณะที่อื่น ๆ ทั้งหมดคล้ายกันตามแผนภาพวงจร SCR ดำเนินการเป็นเวลา 20ms จากสะพานที่ 1 และ 20ms ถัดไปจากสะพานที่ 2 เพื่อให้ได้เอาต์พุตที่จุดที่ 25 และ 26 ซึ่งเป็นช่วงเวลารวมของหนึ่งรอบ AC ที่ 40ms ซึ่งเป็น 25 Hz

ดังนั้น F / 2 จึงถูกส่งไปยังโหลดในขณะที่สวิตช์ 1 ปิดอยู่ ในทำนองเดียวกันสำหรับ F / 3 การนำไฟฟ้าจะเกิดขึ้นเป็นเวลา 30ms ในสะพานที่ 1 และอีก 30ms ถัดไปจากสะพานถัดไปดังนั้นระยะเวลารวม 1 รอบจะมาถึง 60 มิลลิวินาทีซึ่งจะเป็น F / 3 ในขณะที่สวิตช์ -2 ทำงาน

ความถี่พื้นฐานที่ 50Hz สามารถใช้งานได้โดยการทริกเกอร์คู่จากสะพานที่ 1 เป็นเวลา 10 มิลลิวินาทีแรกและอีก 10 มิลลิวินาทีถัดไปจากบริดจ์ถัดไปในขณะที่สวิตช์ทั้งสองจะอยู่ในสภาพ“ ปิด” กระแสย้อนกลับที่ไหลในประตูของ SCR คือเอาต์พุตของ Opto - isolator

การใช้งาน Cycloconverter

การใช้งานรวมถึงการควบคุมความเร็วของเครื่อง AC เช่นส่วนใหญ่จะใช้ในการลากด้วยไฟฟ้ามอเตอร์ AC มีความเร็วตัวแปรและการเหนี่ยวนำความร้อน

• มอเตอร์ซิงโครนัส
• มิลล์ไดรฟ์
• การขับเคลื่อนของเรือ
• โรงเจียร

ฉันหวังว่าคุณจะเข้าใจอย่างชัดเจนในไฟล์ หัวข้อ Cycloconverter เป็นตัวแปลงความถี่จากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสสลับจากความถี่หนึ่งไปเป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่ความถี่อื่น หากมีข้อสงสัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้หรือเกี่ยวกับโครงการไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ให้ทิ้งไว้ในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง