- Taajuusmuuttajan luokitus
- (I) Tulosominaisuuden mukaan
- (II) Taajuusmuuttajan lähteen mukaan
- (III) Kuormitustyypin mukaan
- (IV) Luokitus valvontatekniikan mukaan
- (V) Lähtötasojen määrän mukaan
Vaihtovirtalähdettä käytetään lähes kaikkiin asuin-, kaupallisiin ja teollisiin tarpeisiin. Mutta suurin ongelma AC: n kanssa on, että sitä ei voida tallentaa myöhempää käyttöä varten. Joten vaihtovirta muutetaan tasavirraksi ja sitten DC varastoidaan paristoihin ja ultrakondensaattoreihin. Ja nyt aina kun tarvitaan vaihtovirtaa, tasavirta muutetaan jälleen vaihtovirraksi vaihtovirtaisten laitteiden käyttämiseksi. Joten laitetta, joka muuntaa DC: n vaihtovirraksi, kutsutaan invertteriksi. Taajuusmuuttajaa käytetään vaihtamaan tasavirta vaihtuvaksi vaihtovirraksi. Tämä vaihtelu voi olla jännitteen suuruus, vaiheiden lukumäärä, taajuus tai vaihe-ero.
Taajuusmuuttajan luokitus
Taajuusmuuttaja voidaan luokitella moniin tyyppeihin lähdön, lähteen, kuormitustyypin jne. Perusteella. Alla on invertteripiirien täydellinen luokitus:
(I) Tulosominaisuuden mukaan
- Neliöaaltoinvertteri
- Siniaaltoinvertteri
- Muunnettu siniaaltoinvertteri
(II) Invertterilähteen mukaan
- Virtalähteen muunnin
- Jännitelähteen muunnin
(III) Kuormitustyypin mukaan
- Yksivaiheinen invertteri
- Half Bridge Inverter
- Täyssilta-invertteri
- Kolmivaiheinen invertteri
- 180 asteen tila
- 120 asteen tila
(IV) Eri PWM-tekniikoiden mukaan
- Yksinkertainen pulssinleveyden modulointi (SPWM)
- Useiden pulssien leveyden modulointi (MPWM)
- Sinimuotoinen pulssinleveyden modulointi (SPWM)
- Muokattu sinimuotoinen pulssinleveyden modulointi (MSPWM)
(V) Lähtötason määrän mukaan
- Tavallinen kaksitasoinen invertteri
- Monitasoinen invertteri
Nyt keskustelemme niistä kaikista yksi kerrallaan. Voit tarkistaa esimerkin 12v DC - 220v AC -taajuusmuuttajan piirisuunnittelusta täällä.
(I) Tulosominaisuuden mukaan
Mukaan lähtöominaisarvot invertteri, voi olla kolme eri taajuusmuuttajien.
- Neliöaaltoinvertteri
- Siniaaltoinvertteri
- Muunnettu siniaaltoinvertteri
1) Neliöaaltoinvertteri
Tämän taajuusmuuttajan jännitteen lähtöaaltomuoto on neliöaalto. Tämän tyyppistä invertteriä käytetään vähiten kaikkien muun tyyppisten invertterien joukossa, koska kaikki laitteet on suunniteltu siniaaltoihin. Jos toimitamme neliöaaltoja siniaaltopohjaiselle laitteelle, se voi vaurioitua tai häviöt ovat erittäin suuria. Tämän taajuusmuuttajan hinta on hyvin pieni, mutta sovellus on hyvin harvinaista. Sitä voidaan käyttää yksinkertaisissa työkaluissa, joissa on yleismoottori.
2) Siniaalto
Jännitteen lähtöaaltomuoto on siniaalto, ja se antaa meille hyvin samanlaisen lähdön kuin verkkovirta. Tämä on tämän taajuusmuuttajan suurin etu, koska kaikki käyttämämme laitteet on suunniteltu siniaaltoa varten. Joten tämä on täydellinen tulos ja takaa, että laitteet toimivat oikein. Tämäntyyppiset invertterit ovat kalliimpia, mutta niitä käytetään laajalti asuin- ja kaupallisissa sovelluksissa.
3) Modifioitu siniaalto
Tämän tyyppisen taajuusmuuttajan rakenne on monimutkainen kuin yksinkertainen neliöaaltoinvertteri, mutta helpompaa kuin puhdas siniaaltoinvertteri. Tämän taajuusmuuttajan lähtö ei ole puhdas siniaalto eikä neliöaalto. Tällaisen invertterin lähtö on osa kahta neliöaaltoa. Lähtöaaltomuoto ei ole aivan siniaalto, mutta se muistuttaa siniaallon muotoa.
(II) Taajuusmuuttajan lähteen mukaan
- Jännitelähteen muunnin
- Virtalähteen muunnin
1) Virtalähteen muunnin
CSI: ssä tulo on nykyinen lähde. Tämän tyyppisiä taajuusmuuttajia käytetään keskijännitteisessä teollisessa sovelluksessa, jossa korkealaatuiset virran aaltomuodot ovat pakollisia. Mutta CSI: t eivät ole suosittuja.
2) Jännitelähteen muunnin
VSI: ssä tulo on jännitelähde. Tämän tyyppistä taajuusmuuttajaa käytetään kaikissa sovelluksissa, koska se on tehokkaampi, luotettavampi ja nopeampi dynaamisesti. VSI pystyy käyttämään moottoreita ilman luokituksen poistamista.
(III) Kuormitustyypin mukaan
- Yksivaiheinen invertteri
- Kolmivaiheinen invertteri
1) yksivaiheinen invertteri
Yleensä asuin- ja kaupallinen kuorma käyttää yksivaiheista virtaa. Yksivaiheista taajuusmuuttajaa käytetään tämän tyyppiseen sovellukseen. Yksivaiheinen invertteri on jaettu edelleen kahteen osaan;
- Yksivaiheinen puolisiltamuuntaja
- Yksivaiheinen täyssilta-invertteri
A) Yksivaiheinen puolisiltamuuntaja
Tämän tyyppinen invertteri koostuu kahdesta tyristorista ja kahdesta diodista, ja liitäntä tapahtuu alla olevan kuvan mukaisesti.
Tässä tapauksessa kokonaisjännite on Vs ja jaettu kahteen yhtä suureen osaan Vs / 2. Yhden jakson aika on T sek.
Puolisyklille 0
T / 2: n toisen puoliskon jaksolle
Vo = Vs / 2
Tällä toiminnolla voimme saada vaihtelevan jännitteen aaltomuodon 1 / T Hz -taajuudella ja Vs / 2-huippuamplitudilla. Lähtöaaltomuoto on neliöaalto. Se kulkee suodattimen läpi ja poistaa ei-toivotut yliaallot, jotka antavat meille puhtaan siniaaltomuodon. Aaltomuodon taajuutta voidaan ohjata tyristorin ON-ajan (Ton) ja OFF-ajan (Toff) avulla.
Suuruus lähtöjännite on puoli syöttöjännitteen ja lähde käyttöaika on 50%. Tämä on puolisillan invertterin haitta ja ratkaisu on täyssilta-invertteri.
B) Yksivaiheinen täyssiltainvertteri
Tämän tyyppisessä invertterissä käytetään neljää tyristoria ja neljää diodia. Yksivaiheisen täyssillan piirikaavio on esitetty alla olevassa kuvassa.
Kerralla kaksi tiristoria T1 ja T2 johtavat ensimmäisen puoliskosyklin ajan 0 <t <T / 2. Tänä aikana kuormitusjännite on Vs, joka on samanlainen kuin DC-syöttöjännite.
Toisen puoliskosyklin T / 2 <t <T, kaksi tiristoria T3 ja T4 johtavat. Kuormitusjännite tänä aikana on -Vs.
Täältä voimme saada AC-lähtöjännitteen saman verran kuin DC-syöttöjännite ja lähteen käyttöaste on 100%. Lähtöjännitteen aaltomuoto on neliön muotoinen ja suodattimia käytetään sen muuntamiseen siniaalloksi.
Jos kaikki tyristorit johtavat samanaikaisesti tai pareittain (T1 ja T3) tai (T2 ja T4), lähde oikosuljetaan. Diodit on kytketty piiriin takaisinkytkentädiodina, koska sitä käytetään energialähteisiin DC-lähteeseen.
Jos verrataan täyssilta-invertteriä puolisiltamuuntajaan, annetulla tasavirtalähteen jännitekuormituksella lähtöjännite on kaksi kertaa ja lähtöteho on neljä kertaa täydellä siltamuuntajalla.
2) Kolmivaiheinen silta-invertteri
Teollisen kuormituksen yhteydessä käytetään kolmivaiheista vaihtovirtalähdettä, ja tähän on käytettävä kolmivaiheista invertteriä. Tämän tyyppisessä invertterissä käytetään kuutta tyristoria ja kuutta diodia, ja ne on kytketty alla olevan kuvan mukaisesti.
Se voi toimia kahdessa tilassa porttipulssien asteen mukaan.
- 180 asteen tila
- 120 asteen tila
A) 180 asteen tila
Tässä käyttötilassa tyristorin johtumisaika on 180 astetta. Milloin tahansa jakson aikana kolme tiristoria (yksi tyristori kustakin vaiheesta) on johtamistilassa. Vaihejännitteen muoto on kolme porrastettua aaltomuotoa ja linjajännitteen muoto on neliön muotoinen aalto, kuten kuvassa on esitetty.
Vab = Va0 - Vb0 Vbc = Vb0 - Vc0 Vca = Vc0 - Va0
Vaihe A |
T1 |
T4 |
T1 |
T4 |
||||||||
Vaihe B |
T6 |
T3 |
T6 |
T3 |
T6 |
|||||||
Vaihe C |
T5 |
T2 |
T5 |
T2 |
T5 |
|||||||
Tutkinto |
60 |
120 |
180 |
240 |
300 |
360 |
60 |
120 |
180 |
240 |
300 |
360 |
Tyristori johtaa |
1 5 6 |
6 1 2 |
1 2 3 |
2 3 4 |
3 4 5 |
4 5 6 |
1 5 6 |
6 1 2 |
1 2 3 |
2 3 4 |
3 4 5 |
4 5 6 |
Tässä toiminnossa lähtevän tyristorin kommutaation ja tulevan tyristorin johtamisen välinen aikaväli on nolla. Joten saapuvan ja lähtevän tyristorin samanaikainen johtaminen on mahdollista. Se johtaa lähteen oikosulkuun. Tämän vaikeuden välttämiseksi käytetään 120 asteen toimintatilaa.
B) 120 asteen tila
Tässä toiminnassa vain kaksi tiristoria johtaa kerrallaan. Tyristorin yhtä vaihetta ei ole kytketty positiiviseen napaan eikä kytketty negatiiviseen napaan. Kunkin tyristorin johtamisaika on 120 astetta. Linjajännitteen muoto on kolmivaiheinen aaltomuoto ja vaihejännitteen muoto on neliön muotoinen aaltomuoto.
Vaihe A |
T1 |
T4 |
T1 |
T4 |
||||||||
Vaihe B |
T6 |
T3 |
T6 |
T3 |
T6 |
|||||||
Vaihe C |
T2 |
T5 |
T2 |
T5 |
||||||||
tutkinto |
60 |
120 |
180 |
240 |
300 |
360 |
60 |
120 |
180 |
240 |
300 |
360 |
Tyristori johtaa |
1 6 |
2 1 |
3 2 |
3 4 |
4 5 |
6 5 |
1 6 |
2 1 |
3 2 |
3 4 |
4 5 |
5 6 |
Tyristorin linjajännitteen, vaihejännitteen ja hilapulssin aaltomuoto on esitetty yllä olevassa kuvassa.
Kaikissa tehoelektroniikan kytkimissä on kahden tyyppisiä häviöitä; johtokyvyn menetys ja kytkentähäviö. Johtohäviö tarkoittaa kytkimen ON-tilan menetystä ja kytkentähäviö OFF-tilan menetystä kytkimessä. Yleensä johtohäviö on suurempi kuin kytkentähäviö suurimmalla osalla toimintaa.
Jos tarkastellaan 180 asteen tilaa yhdelle 60 asteen toiminnalle, kolme kytkintä on auki ja kolme kytkintä kiinni. Tarkoittaa, että kokonaishäviö on yhtä suuri kuin kolme kertaa johtohäviö plus kolme kertaa kytkentähäviö.
Kokonaishäviö 180 astetta = 3 (johtokyvyn menetys) + 3 (kytkentähäviö)
Jos otetaan huomioon 120 asteen tila yhdelle 60 asteen toiminnalle, kaksi kytkintä on auki ja loput neljästä kytkimestä ovat kiinni. Tarkoittaa, että kokonaishäviö on yhtä suuri kuin kaksi kertaa johtokyvyn menetys plus neljä kertaa kytkentähäviö.
Kokonaishäviö 120 astetta = 2 (johtokyvyn menetys) + 4 (kytkentähäviö)
(IV) Luokitus valvontatekniikan mukaan
- Yhden pulssin leveyden modulointi (yksi PWM)
- Useiden pulssien leveyden modulointi (MPWM)
- Sinimuotoinen pulssinleveyden modulointi (SPWM)
- Muokattu sinimuotoinen pulssinleveyden modulointi (MSPWM)
Taajuusmuuttajan lähtö on neliöaaltosignaali, eikä tätä signaalia käytetä kuormitukseen. Pulssileveysmodulaatiotekniikkaa (PWM) käytetään vaihtovirtajännitteen säätämiseen. Tämä ohjaus saadaan ohjaamalla kytkimien ON- ja OFF-jaksoja. PWM-tekniikassa käytetään kahta signaalia; yksi on vertailusignaali ja toinen on kolmiomainen kantoaaltosignaali. Kytkinten hila-pulssi muodostetaan vertaamalla näitä kahta signaalia. PWM-tekniikoita on erilaisia.
1) Yhden pulssin leveyden modulointi (yksi PWM)
Jokaista puolisykliä kohden ainoa pulssi on käytettävissä tässä ohjaustekniikassa. Vertailusignaali on neliöaaltosignaali ja kantoaaltosignaali on kolmion muotoinen aaltosignaali. Kytkinten hilapulssi muodostetaan vertaamalla vertailusignaalia ja kantoaaltosignaalia. Lähtöjännitteen taajuutta ohjataan vertailusignaalin taajuudella. Vertailusignaalin amplitudi on Ar ja kantoaaltosignaalin amplitudi on Ac, sitten modulointihakemisto voidaan määritellä Ar / Ac: ksi. Tämän tekniikan tärkein haittapuoli on korkea harmoninen sisältö.
2) Useiden pulssien leveyden modulointi (MPWM)
Yhden pulssin leveyden modulointitekniikan haittapuoli ratkaistaan monilla PWM: llä. Tässä tekniikassa yhden pulssin sijasta käytetään useita pulsseja lähtöjännitteen jokaisessa puolisyklissä. Portti muodostetaan vertaamalla vertailusignaalia ja kantoaaltosignaalia. Lähtötaajuutta ohjataan ohjaamalla kantoaaltosignaalin taajuutta. Modulaatioindeksiä käytetään lähtöjännitteen säätämiseen.
Pulssien lukumäärä puolisyklissä = fc / (2 * f0)
Missä fc = kantoaaltosignaalin taajuus
f0 = lähtösignaalin taajuus
3) Sinimuotoinen pulssinleveyden modulointi (SPWM)
Tätä ohjaustekniikkaa käytetään laajalti teollisissa sovelluksissa. Molemmissa menetelmissä vertailusignaali on neliöaaltosignaali. Mutta tässä menetelmässä vertailusignaali on siniaaltosignaali. Kytkinten hila-pulssi muodostetaan vertaamalla siniaallon vertailusignaalia kolmion kantoaalloon. Kunkin pulssin leveys vaihtelee siniaallon amplitudin vaihtelun mukaan. Lähtöaaltomuodon taajuus on sama kuin vertailusignaalin taajuus. Lähtöjännite on siniaalto, ja RMS-jännitettä voidaan ohjata modulointi-indeksillä. Aaltomuodot ovat alla olevan kuvan mukaisia.
4) Modifioitu sinimuotoinen pulssinleveyden modulaatio (MSPWM)
Siniaallon ominaispiirteiden takia aallon pulssin leveyttä ei voida muuttaa SPWM-tekniikan modulaatioindeksin vaihteluilla. Tästä syystä MSPWN-tekniikka otetaan käyttöön. Tässä tekniikassa kantoaaltosignaali syötetään kunkin puolisyklin ensimmäisen ja viimeisen 60 asteen jakson aikana. Tällä tavoin sen harmoninen ominaisuus paranee. Tämän tekniikan tärkein etu on lisääntynyt peruskomponentti, pienempi kytkentäteholaitteiden määrä ja pienempi kytkentähäviö. Aaltomuoto on kuvan mukainen.
(V) Lähtötasojen määrän mukaan
- Tavallinen kaksitasoinen invertteri
- Monitasoinen invertteri
1) Tavallinen kaksitasoinen invertteri
Näillä taajuusmuuttajilla on lähdössä vain jännitetasot, jotka ovat positiivinen huippujännite ja negatiivinen huippujännite. Joskus nollajännitetason tunnetaan myös kaksitasoisena invertterinä.
2) Monitasoiset vaihtosuuntaajat
Näillä taajuusmuuttajilla voi olla useita jännitetasoja lähdössä. Monitasoinen invertteri on jaettu neljään osaan.
- Lentävä kondensaattorin invertteri
- Diodipuristettu invertteri
- Hybridi-invertteri
- Cascade H-tyypin invertteri
Jokaisella taajuusmuuttajalla on oma suunnittelunsa käyttöä varten, tässä olemme selittäneet nämä taajuusmuuttajan lyhyesti saadaksemme niistä perusajatuksia.