Der Zyklokonverter ist ein Frequenzumrichter von einer Stufe zur anderen, der Wechselstrom von einer Frequenz in Wechselstrom mit einer anderen Frequenz umwandeln kann. Hier ein AC-AC-Konvertierungsprozess erfolgt mit einer Frequenzänderung. Daher wird es auch als Frequenzwechsler bezeichnet. Normalerweise ist die Ausgangsfrequenz kleiner als die Eingangsfrequenz. Die Implementierung der Steuerschaltung ist aufgrund der großen Anzahl von SCRs kompliziert. Der Mikrocontroller oder DSP oder Mikroprozessor wird in Steuerschaltungen verwendet.
CycloConverter
Ein Zyklokonverter kann eine Frequenzumwandlung in einer Stufe erreichen und stellt sicher, dass Spannung und Frequenzen steuerbar sind. Darüber hinaus ist die Notwendigkeit zu verwenden Schaltkreise ist nicht notwendig, da es natürliche Kommutierung verwendet. Die Energieübertragung innerhalb eines Zyklokonverters erfolgt in zwei Richtungen.
Es gibt zwei Arten von Zyklokonvertern
Step Up Cycloconverter:
Diese Typen verwenden eine normale Kommutierung und geben einen Ausgang mit höheren Frequenzen als den Eingang.
Step Down Cycloconverter:
Dieser Typ verwendet erzwungene Kommutierung und führt zu einem Ausgang mit einer Frequenz, die niedriger als die des Eingangs ist.
Die Zyklokonverter werden weiter in drei Kategorien eingeteilt, wie nachstehend erörtert wird.
Einphasig bis Einphasig
Dieser Cycloconverter verfügt über zwei hintereinander geschaltete Vollwellenwandler. Wenn ein Konverter in Betrieb ist, ist der andere deaktiviert, es fließt kein Strom durch ihn.
Dreiphasig bis einphasig
Dieser Zyklokonverter arbeitet in vier Quadranten, wobei (+ V, + I) und (–V, –I) die Gleichrichtungsmodi und (+ V, –I) und (–V, + I) die Inversionsmodi sind.
Dreiphasig bis dreiphasig
Dieser Zyklokonverter wird hauptsächlich in Wechselstrommaschinensystemen verwendet, die mit Dreiphasen-Induktions- und Synchronmaschinen arbeiten.
Einführung eines einphasigen in einen einphasigen Zyklokonverter mit Thyristoren
Der Zyklokonverter hat vier Thyristoren, die in zwei geteilt sind Thyristorbänke eine positive Bank und eine negative Bank von jedem. Wenn der positive Strom in der Last fließt, wird die Ausgangsspannung durch Phasensteuerung der beiden Thyristoren mit positivem Array gesteuert, während die Thyristoren mit negativem Array ausgeschaltet bleiben und umgekehrt, wenn negativer Strom in der Last fließt.
Betriebsdarstellung eines einphasigen Zyklokonverters
Die perfekten Ausgangswellenformen für einen sinusförmigen Laststrom und verschiedene Lastphasenwinkel sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Es ist wichtig, das nichtleitende Thyristor-Array jederzeit ausgeschaltet zu halten, da sonst das Netz über die beiden Thyristor-Arrays kurzgeschlossen werden kann, was zu Wellenformverzerrungen und möglichen Geräteausfällen aufgrund des Kurzschlussstroms führt.
Eine idealisierte Ausgangswellenform
Ein Hauptsteuerungsproblem des Zyklokonverters besteht darin, in kürzester Zeit zwischen Banken zu wechseln, um Verzerrungen zu vermeiden und gleichzeitig sicherzustellen, dass die beiden Banken nicht gleichzeitig handeln.
Eine übliche Ergänzung des Stromkreises, die das Erfordernis beseitigt, eine Bank ausgeschaltet zu halten, besteht darin, einen Induktor mit Mittelabgriff, der als Zirkulationsstrominduktor bezeichnet wird, zwischen den Ausgängen der beiden Bänke zu platzieren.
Beide Banken können jetzt gemeinsam handeln, ohne das Stromnetz kurzzuschließen. Außerdem hält der zirkulierende Strom in der Induktivität beide Bänke ständig in Betrieb, was zu verbesserten Ausgangswellenformen führt.
Entwurf eines Zyklokonverters unter Verwendung von Thyristoren
Dieses Projekt soll die Geschwindigkeit von a steuern Einphasen-Induktionsmotor in drei Schritten unter Verwendung einer Cycloconverter-Technik von Thyristors. Ein Wechselstrommotor hat den großen Vorteil, relativ kostengünstig und sehr zuverlässig zu sein.
Blockdiagramm eines Thyristor-basierten CycloConverters
Anforderung an Hardwarekomponenten
Gleichstromversorgung von 5V, Mikrocontroller (AT89S52 / AT89C51), Optoisolator (MOC3021), Einphasen-Induktionsmotor, Drucktasten, SCR, LM358 IC , Widerstände, Kondensatoren.
Nullspannungs-Kreuzerkennung
Nullspannungskreuzerkennung bedeutet die Versorgungsspannungswellenform, die alle 10 ms eines 20-ms-Zyklus die Nullspannung durchläuft. Wir verwenden ein 50-Hz-Wechselstromsignal, die Gesamtzykluszeit beträgt 20 ms (T = 1 / F = 1/50 = 20 ms), wobei wir für jeden halben Zyklus (d. H. 10 ms) Nullsignale erhalten müssen.
Nullspannungs-Kreuzerkennung
Dies wird erreicht, indem nach dem Brückengleichrichter vor dem Filtern pulsierender Gleichstrom verwendet wird. Zu diesem Zweck verwenden wir eine Sperrdiode D3 zwischen pulsierendem Gleichstrom und der Filterkondensator damit wir pulsierenden Gleichstrom zur Verwendung bekommen können.
Der pulsierende Gleichstrom wird einem Potentialteiler von 6,8 k und 6,8 k zugeführt, um einen Ausgang von etwa 5 V zu liefern, der von 12 V pulsierend pulsiert und mit dem nicht invertierenden Eingang von Komparatorstift 3 verbunden ist Der Operationsverstärker wird als Komparator verwendet.
Die 5V DC werden an a gegeben potentieller Teiler von 47k und 10K, was einen Ausgang von ungefähr 1,06 V ergibt und der mit dem invertierenden Eingangspin Nr. 2 verbunden ist. Ein Widerstand von 1K wird vom Ausgangspin 1 zum Eingangspin 2 für Rückkopplung verwendet.
Wie wir wissen, besteht das Prinzip eines Komparators darin, dass der Ausgang logisch hoch ist (Versorgungsspannung), wenn der nichtinvertierende Anschluss größer als der invertierende Anschluss ist. Somit wird der pulsierende Gleichstrom an Pin Nr. 3 mit dem festen Gleichstrom 1,06 V an Pin Nr. 2 verglichen.
Das O / P dieses Komparators wird dem invertierenden Anschluss eines anderen Komparators zugeführt. Der nichtinvertierende Anschluss dieses Komparatorstifts Nr. 5 erhält eine feste Referenzspannung, d. H. 2,5 V, die einem Spannungsteiler entnommen wird, der durch Widerstände von 10 k und 10 k gebildet wird.
Somit wird ZVR (Zero Voltage Reference) erkannt. Dieser ZVR wird dann als Eingangsimpulse für den Mikrocontroller verwendet.
ZVS-Wellenform
Arbeitsweise des Zyklokonverters
Die Schaltungsanschlüsse sind im obigen Diagramm dargestellt. Das Projekt verwendet eine Nullspannungsreferenz wie oben unter Pin Nr. 13 des Mikrocontrollers. Acht Opto - Isolatoren MOC3021 werden zum Ansteuern von 8 SCRs U2 bis U9 verwendet.
4 SCRs (siliziumgesteuerte Gleichrichter) Die Verwendung in der Vollbrücke erfolgt antiparallel zu einem anderen Satz von 4 SCRs (siehe Abbildung). Das Auslösen von Impulsen, die vom MC gemäß dem geschriebenen Programm erzeugt werden, liefert eine Eingangsbedingung für den Opto-Isolator, der den jeweiligen SCR ansteuert.
Oben ist nur ein Opto U17 dargestellt, der den SCR U2 antreibt, während alle anderen gemäß Schaltplan ähnlich sind. SCR leitet 20 ms von der 1. Brücke und die nächsten 20 ms von der 2. Brücke, um den Ausgang an einem Punkt Nr. 25 und 26 zu erhalten, der Gesamtzeitdauer eines Wechselstromzyklus von 40 ms, der 25 Hz beträgt.
Somit wird F / 2 an die Last geliefert, während Schalter 1 geschlossen ist. In ähnlicher Weise findet für F / 3 die Leitung für 30 ms in der 1. Brücke und die nächsten 30 ms von der nächsten Brücke statt, so dass eine Gesamtzeitdauer von 1 Zyklus 60 ms beträgt, was wiederum in F / 3 erfolgt, während der Schalter -2 betätigt wird.
Die Grundfrequenz von 50 Hz ist verfügbar, indem ein Paar von der 1. Brücke für die ersten 10 ms und für die nächsten 10 ms von der nächsten Brücke ausgelöst wird, während beide Schalter im AUS-Zustand gehalten werden. Der in den Gates der SCRs fließende Rückstrom ist ein Opto-Isolator-Ausgang.
Anwendungen von Cycloconverter
Zu den Anwendungen gehört die Steuerung der Drehzahl von Wechselstrommaschinen, wie sie hauptsächlich in der elektrischen Traktion verwendet werden, Wechselstrommotoren mit variabler Drehzahl und Induktionsheizung.
- Synchronmotoren
- Mühlenantriebe
- Schiffsantriebe
- Mühlen
Ich hoffe du hast das klar verstanden Thema von Cycloconverter ist es ein Frequenzumrichter von einem Pegel zu einem anderen, der Wechselstrom von einer Frequenz in Wechselstrom bei einer anderen Frequenz ändern kann. Wenn Sie weitere Fragen zu diesem Thema oder zu elektrischen und elektronischen Projekten haben, verlassen Sie den Kommentarbereich unten.
