Akım Kaynak İnvertörü Nedir: Çalışma ve Uygulamaları

İnvertörler, gücü dc'den ac'ye dönüştürmek için kullanılır. Gerilim kaynağı çevirici (VSI) ve akım kaynağı çevirici (CSI) iki tip invertördür, voltaj kaynağı invertörü ile akım kaynağı invertörü arasındaki temel fark, çıkış voltajının VSI'de sabit olması ve giriş akımının CSI'da sabit olmasıdır. CSI, girişe ac sağlayan sabit bir akım kaynağıdır ve ayrıca yük akımının sabit olduğu dc-link dönüştürücü olarak da adlandırılır. Bu makale mevcut kaynak invertörünü anlatmaktadır.

Akım Kaynak İnvertörü nedir?

Akım kaynağı invertörü ayrıca giriş dc'yi ac'ye dönüştüren akım beslemeli invertör olarak da bilinir ve çıkışı üç fazlı veya tek fazlı olabilir. Akım kaynağının tanımına göre ideal akım kaynağı, akımın sabit olduğu ve gerilimden bağımsız olduğu kaynak türüdür.

Akım Kaynağı İnvertör Kontrolü

Voltaj kaynağı, büyük bir endüktans değeriyle (L_d) ve bu, devreyi akım kaynağı olarak adlandırdı. Akım kaynağı inverter beslemeli endüksiyon motor sürücüsünün devre şeması aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Akım Kaynağı İnvertör Beslemeli Endüksiyon Motor Sürücüsü

Devre altı diyottan oluşur (D₁, D_iki, D₃, D₄, D₅, D₆), altı kapasitör (C₁, C_iki, C₃, C₄, C₅, C₆), altı tristörler (T₁, T_iki, T₃, T₄, T₅, T₆) 60 faz farkı ile sabitlenmiş⁰. İnvertör çıkışı, endüksiyon motoru . Belirli bir hız için, tork, dc-link akımı I değiştirilerek kontrol edilir._dve bu akım, V'yi değiştirerek değiştirilebilir._d. Aynı gecikmede iki anahtarın iletimi, büyük bir endüktans L değerinin varlığı nedeniyle ani bir akım yükselmesine yol açmaz._d.

Akım kaynağı inverter beslemeli indüktör motor sürücüsünün kaynağa bağlı konfigürasyonları aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

CSI İndüksiyon Motor Sürücüleri

Kaynak DC kaynağında mevcut olduğunda, kıyıcı akımı değiştirmek için kullanılır. Kaynak ac kaynağında mevcut olduğunda, çıkış akımını değiştirmek için tam kontrollü doğrultucu kullanılır.

Rejeneratif Barking ile Kapalı Döngü Kayma Kontrollü CSI Sürücü

Motor hatasının referans hızı (∆ω_m) normalde VI kontrolör olan hız kontrol cihazına verilir ve VI kontrolörün çıkışı, hızı düzenlemek için gerekli olan kayma regülatörüne verilen kayma hızıdır. Kayma hızı akı kontrolüne verilir ve bunun çıktısı referans akım I'dir._d^*bu kontrol edilmelidir. Kayma hızı (ω_Hanım) ve gerçek hız (ω_m) eklenir ve senkron hız elde edilir, senkron hızdan frekansı belirleyebiliriz.

Frekans komutu CSI'ya verilir çünkü inverter, frekansı çok fazla kontrol edebilir. Giriş akımını değiştirerek CSI çıkışını kontrol edebiliriz. Referans akımı (I_d^*) ve gerçek akım (I_d) eklenir ve akımın hatasını alır (∆ I_d). Akımın hatası, dc-link akımını kontrol eden ve dc-link akımına dayalı olarak α'yı kontrol edebileceğimiz akım kontrol cihazına verilir ve bu α, belirleyebileceğiniz gerilime, ne kadar akım olduğuna bağlı olarak karar verecektir. değişecek. Bu, rejeneratif frenlemeli kapalı döngü kayma kontrollü CSI sürücüsüdür. Bu, rejeneratif frenleme ile kapalı döngü kayma kontrollü bir CSI sürücüsünün çalışmasıdır ve devre şeması aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Rejeneratif Frenlemeli Kapalı Döngü Kayma Kontrollü CSI Sürücü

CSI beslemeli sürücünün ana avantajı, gerilim kaynaklı invertör beslemeli sürücüye göre daha güvenilir olması ve dezavantajı, daha düşük bir hız aralığına sahip olması, daha yavaş dinamik yanıta sahip olması, sürücünün her zaman kapalı döngüde çalışması ve çoklu için uygun olmamasıdır. -motor sürücüsü.

R-Yüklü Akım Kaynağı İnvertörü

R yüklü akım kaynağı invertörünün devre şeması aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

R-Yüklü Akım Kaynağı İnvertörü

Devre dört tristör anahtarından (T₁, T_iki, T₃, T₄), BEN_Ssabit olan giriş kaynağı akımıdır ve bağlı herhangi bir anti-paralel diyot olmadığını görebilirsiniz. Sabit akım, gerilim kaynaklarının büyük endüktans ile seri bağlanmasıyla sağlanır. Endüktans özelliğinin akımdaki ani değişime izin vermeyeceğini biliyoruz, bu nedenle voltaj kaynağını büyük endüktansla bağladığımızda kesinlikle üzerinde üretilen akımın sabit kalacağını biliyoruz. Dirençli yüke sahip akım kaynağı invertörünün temel yayılma faktörü bire eşittir.

R-Yüklü Akım Kaynak İnvertörünün Parametreleri

T'yi tetiklersek₁ve T_iki0'dan T / 2'ye kadar çıkış akımı ve çıkış voltajı olarak ifade edilir

ben₀= I_S> 0

V₀= I₀R

T'yi tetiklersek₃ve T₄T / 2'den T'ye daha sonra çıkış akımı ve çıkış voltajı olarak ifade edilir

ben₀= -I_S> 0

V₀= I₀R<0

Akım kaynağı invertörünün R-yükü ile çıkış dalga formu aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

R-Yüklü Akım Kaynağı İnvertörünün Çıkış Dalga Biçimi

Dirençli yük durumunda, zorunlu komutasyon gereklidir. 0'dan T / 2'ye, T₁ve T_ikiiletken ve T / 2'den T, T'ye₃& T₄iletkenler. Böylece, her bir anahtarın iletim açısı ᴨ'ye eşit olacak ve her anahtarın iletim süresi T / 2'ye eşit olacaktır.

Dirençli yükün giriş voltajı şu şekilde ifade edilir:

V_içinde= V₀(0'dan T / 2'ye)

V_içinde= -V₀(T / 2'den T'ye)

CSI direnç yükünün RMS çıkış akımı ve RMS çıkış voltajı şu şekilde ifade edilir:

ben_{0 (RMS)}= I_S

V_{0 (RMS)}= I_{0 (RMS)}R

Rezistif yüklü CSI'nın ortalama ve RMS tristör akımı

ben_{T (ortalama)}= I_S/iki

ben_{T (RMS)}= I_S/ √2

Fourier serisi çıkış akımı ve dirençli yük ile CSI'nın çıkış voltajı

RMS çıkış akımının temel bileşeni,

ben_{01 (RMS)}= 2√2 / ᴨ * I_S

Akım kaynağı invertörünün R-yükü ile bozulma faktörü şöyledir:

g = 2√2 / ᴨ

Toplam harmonik bozulma şu şekilde ifade edilir:

THD =% 48.43

Ortalama ve RMS tristör akımının temel bileşeni

ben_{T01 (ortalama)}= I_{01 (en fazla)}/ ᴨ

ben_{T01 (RMS)}= I_{01 (en fazla)}/ iki

Yük boyunca temel güç şu şekilde ifade edilir:

V_{01 (RMS)}*BEN_{01 (RMS)}* cosϕ₁

Yük boyunca toplam güç şu şekilde ifade edilir:

ben_{0 (RMS)}^ikiR = V_{0 (RMS)}^iki/ R

Giriş voltajı V_içindeher zaman pozitiftir çünkü güç her zaman kaynaktan yüke iletilir.

Kapasitif yük veya C yüklü Akım Kaynağı İnvertörü

Akım kaynağı invertör kapasitif yükünün devre şeması aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

C-Yüklü Akım Kaynağı İnvertörü

O'dan T / 2'ye dalga formunda, T₁ve T_ikitetiklenir ve çıkış akımı I₀= I_S. Benzer şekilde T / 2'den T'ye,T₃ve T₄tetiklenir ve çıkış akımı I₀= -I_S.Yaniyük akımı dalga formu yüke bağlı değildir.C-Load ile CSI inverterinin çıkış dalga formu aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

C-Yüklü Akım Kaynağı İnvertörünün Çıkış Dalga Formu

Çıkış akımı dalga formunun entegrasyonu, çıkış voltajını verecektir. Çıkış akımı ac ise kesinlikle çıkış voltajı ac'dir. Devre şemasında, tamamen kapasitif yük alınır, bu nedenle akım, gerilimi 90 artırır.⁰

ben₀= I_C= C dV₀/ DT

V₀(t) = 1 / C ∫ ben_C(t) dt = 1 / C ∫ ben₀DT

C-yükünün giriş voltajı

V _içinde = V ₀ (0'dan T / 2'ye)

V_içinde= -V₀(T / 2'den T'ye)

Çıkış voltajı pozitiftirT₁ve T_iki0 ileπ ve ne zamanT₃ve T₄π ila 3π / 2 arasında ve ardından varsayılan olarakT₁ve T_ikipozitif voltaj yükü nedeniyle ters önyargıya giriyor, bu, bu durumda doğal komutasyon veya yük komütasyonunun mümkün olduğu anlamına gelir, yani tristör T'yi kapatmak için harici bir devre veya harici komutasyon devresi koymamıza gerek yoktur.₁ve T_iki.Doğal komutasyonun mümkün olduğu durumlarda devre kapatma zamanını bulmamız gerekir. Devre kapanma süresi şu şekilde ifade edilir:

ω₀t_c= ᴨ / 2

t_c= ᴨ / 2 ω₀

C-Yüklü Akım Kaynak İnvertörünün Parametreleri

Ortalama ve RMS tristör akımı şu şekilde ifade edilir:

ben_{T (ortalama)}= I_S/iki

ben_{T (RMS)}= I_S/ √2

Fourier serisi çıkış akımı ve kapasitif yükün çıkış voltajı

C-yükü ile CSI'nın temel dağılım faktörü sıfıra eşittir.

Çıkış gücünün temel bileşeni şu şekilde ifade edilir:

P₀₁= V_{01 (RMS)}ben_{01 (RMS)}Çünkü ϕ₁= 0

Ortalama ve RMS tristör akımının temel bileşeni

ben_{T01 (ortalama)}= I_{01 (en fazla)}/ ᴨ ve ben_{T01 (RMS)}= I_{01 (en fazla)}/ iki

Maksimum çıkış voltajı

V_{0 (maks.)}= I_ST / 4C

Giriş voltajının RMS değeri

V_{(RMS) içinde}= V_{o (maks.)}/ √3

Bunlar, kapasitif yüke sahip akım kaynağı invertörünün parametreleridir.

Uygulamalar

Akım kaynaklı inverterin uygulamaları

• UPS birimleri
• LT plazma jeneratörleri
• AC motor sürücüleri
• Cihazları değiştirme
• Pompalar ve fanlar için endüksiyon motorları

Avantajları

Akım kaynaklı inverterin avantajları

• Geri bildirim diyotu gerekli değildir
• Değişim basittir

Dezavantajları

Akım kaynaklı inverterin dezavantajları

• Ekstra bir dönüştürücü aşamasına ihtiyacı var
• Hafif yükte stabilite problemi ve yavaş performansı var

Böylece, bu tamamen akım kaynağı inverterine genel bakış akım kaynaklı invertör kontrolü, rejeneratif frenlemeli kapalı döngü kayma kontrollü CSI sürücüsü, R yüklü akım kaynaklı invertör, uygulamalar, avantajlar, dezavantajlar tartışılmaktadır. İşte size bir soru mevcut kaynak inverter çalışma prensibi nedir?