Die Wechselrichter werden verwendet, um die Leistung von Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Der Spannungsquellen-Wechselrichter (VSI) und die Stromquelle Wandler (CSI) sind zwei Arten von Wechselrichtern. Der Hauptunterschied zwischen Spannungsquellen-Wechselrichtern und Stromquellen-Wechselrichtern besteht darin, dass die Ausgangsspannung in VSI konstant und der Eingangsstrom in CSI konstant ist. Der CSI ist eine Konstantstromquelle, die den Eingang mit Wechselstrom versorgt, und wird auch als Zwischenkreiskonverter bezeichnet, bei dem der Laststrom konstant ist. Dieser Artikel beschreibt den Stromquellenwechselrichter.
Was ist ein Wechselrichter?
Der Stromquellenwechselrichter ist auch als stromgespeister Wechselrichter bekannt, der den Eingangsgleichstrom in Wechselstrom umwandelt und dessen Ausgang dreiphasig oder einphasig sein kann. Nach der Definition der Stromquelle ist eine ideale Stromquelle die Art der Quelle, bei der der Strom konstant und spannungsunabhängig ist.
Stromquellen-Wechselrichtersteuerung
Die Spannungsquelle ist mit einem großen Induktivitätswert (L) in Reihe geschaltetd) und dies nannte die Schaltung als Stromquelle. Das Schaltbild des von einem Wechselrichter gespeisten Induktionsmotorantriebs mit Stromquelle ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Stromquelle Wechselrichter gespeist Induktionsmotorantrieb
Die Schaltung besteht aus sechs Dioden (D.1, D.zwei, D.3, D.4, D.5, D.6), sechs Kondensatoren (C.1, C.zwei, C.3, C.4, C.5, C.6), sechs Thyristoren (T.1, T.zwei, T.3, T.4, T.5, T.6), die mit einer Phasendifferenz von 60 festgelegt sind0. Der Wechselrichterausgang ist mit dem verbunden Induktionsmotor . Bei einer gegebenen Drehzahl wird das Drehmoment durch Variieren des Zwischenkreisstroms I gesteuertdund dieser Strom kann durch Variieren des V variiert werdend. Die Leitung von zwei Schaltern in derselben Verzögerung führt nicht zu einem plötzlichen Stromanstieg aufgrund des Vorhandenseins eines großen Induktivitätswerts L.d.
Die Konfigurationen des von einem Wechselrichter gespeisten Induktivitätsmotorantriebs in Abhängigkeit von der Quelle sind in der folgenden Abbildung dargestellt.
CSI-Induktionsmotorantriebe
Wenn die Quelle in einer Gleichstromquelle verfügbar ist, wird der Chopper verwendet, um den Strom zu variieren. Wenn die Quelle in einer Wechselstromquelle verfügbar ist, wird dort ein voll gesteuerter Gleichrichter verwendet, um den Ausgangsstrom zu variieren.
Schlupfgesteuerter CSI-Antrieb mit geschlossenem Regelkreis und regenerativem Bellen
Die Referenzdrehzahl des Motorfehlers (∆ωm) wird dem Drehzahlregler gegeben, der normalerweise ein VI-Regler ist, und der Ausgang des VI-Reglers ist die Schlupfgeschwindigkeit, die dem Schlupfregel gegeben wird, der zur Regelung der Geschwindigkeit erforderlich ist. Die Schlupfgeschwindigkeit wird der Flussregelung gegeben und die Ausgabe davon ist der Referenzstrom I.d* *das muss kontrolliert werden. Die Schlupfgeschwindigkeit (ωFrau) und tatsächliche Geschwindigkeit (ωm) werden hinzugefügt und erhalten die Synchrondrehzahl, aus der Synchrondrehzahl können wir die Frequenz bestimmen.
Der Frequenzbefehl wird an den CSI übergeben, da der Wechselrichter die Frequenz sehr gut steuern kann. Wir können den Ausgang von CSI steuern, indem wir den Eingangsstrom ändern. Der Referenzstrom (I.d* *) und Iststrom (I.d) wird hinzugefügt und erhält den Fehler des Stroms (∆ I.d). Der Fehler des Stroms wird an den Stromregler weitergegeben, der den Zwischenkreisstrom steuert, und basierend auf dem Zwischenkreisstrom können wir das α steuern, und dieses α entscheidet über die Spannung, anhand derer Sie bestimmen können, wie viel Strom wird sich ändern. Dies ist der schlupfgesteuerte CSI-Antrieb mit geschlossenem Regelkreis und regenerativem Bremsen. Dies ist der Betrieb eines schlupfgesteuerten CSI-Antriebs mit geschlossenem Regelkreis und regenerativem Bremsen. Der Schaltplan ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Schlupfgesteuerter CSI-Antrieb mit geschlossenem Regelkreis und regenerativem Bremsen
Der Hauptvorteil eines CSI-gespeisten Frequenzumrichters besteht darin, dass er zuverlässiger als ein mit einem Spannungsquellen-Wechselrichter gespeister Frequenzumrichter ist und der Nachteil darin besteht, dass er einen niedrigeren Drehzahlbereich und eine langsamere Dynamik aufweist, der Frequenzumrichter immer im geschlossenen Regelkreis arbeitet und nicht für Multi geeignet ist -Motorantrieb.
Stromquellenwechselrichter mit R-Last
Das Schaltbild des Stromquellenwechselrichters mit R-Last ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Stromquellenwechselrichter mit R-Last
Die Schaltung besteht aus vier Thyristorschaltern (T.1, T.zwei, T.3, T.4), ICHS.ist der Eingangsquellenstrom, der konstant ist, und Sie können sehen, dass keine antiparallele Diode angeschlossen ist. Der konstante Strom wird durch Reihenschaltung von Spannungsquellen mit großer Induktivität bereitgestellt. Wir wissen, dass die Eigenschaft der Induktivität, dass sie keine plötzliche Änderung des Stroms zulässt. Wenn wir also eine Spannungsquelle mit großer Induktivität verbinden, ist der über sie erzeugte Strom definitiv konstant. Der grundlegende Verlustfaktor des Wechselrichters mit ohmscher Last ist gleich eins.
Parameter des Stromquellenwechselrichters mit R-Last
Wenn wir T auslösen1und Tzweivon 0 bis T / 2 werden dann der Ausgangsstrom und die Ausgangsspannung ausgedrückt als
ich0= IchS.> 0
V.0= Ich0R.
Wenn wir T auslösen3und T4von T / 2 bis T werden dann der Ausgangsstrom und die Ausgangsspannung ausgedrückt als
ich0= -IS.> 0
V.0= Ich0R.<0
Die Ausgangswellenform des Stromquellenwechselrichters mit R-Last ist in der folgenden Abbildung dargestellt
Ausgangswellenform des Stromquellenwechselrichters mit R-Last
Bei ohmscher Last ist eine erzwungene Kommutierung erforderlich. Von 0 bis T / 2, T.1und Tzweileiten und von T / 2 bis T, T.3& T.4leiten. Der Leitungswinkel jedes Schalters ist also gleich ᴨ und die Leitungszeit jedes Schalters ist gleich T / 2.
Die Eingangsspannung der ohmschen Last wird ausgedrückt als
V.im= V.0(von 0 bis T / 2)
V.im= -V0(von T / 2 bis T)
Der RMS-Ausgangsstrom und die RMS-Ausgangsspannung der CSI-Widerstandslast werden ausgedrückt als
ich0 (RMS)= IchS.
V.0 (RMS)= Ich0 (RMS)R.
Der Durchschnitts- und RMS-Thyristorstrom des CSI mit ohmscher Last beträgt
ichT (Durchschnitt)= IchS./zwei
ichT (RMS)= IchS./ √2
Die Fourier-Reihe des Ausgangsstroms und der Ausgangsspannung des CSI mit ohmscher Last beträgt
Die Grundkomponente des Effektivausgangsstroms ist
ich01 (RMS)= 2√2 / ᴨ * I.S.
Der Verzerrungsfaktor des Stromquellenwechselrichters mit R-Last beträgt
g = 2√2 / ᴨ
Die gesamte harmonische Verzerrung wird ausgedrückt als
THD = 48,43%
Die Grundkomponente des Durchschnitts- und RMS-Thyristorstroms ist
ichT01 (Durchschnitt)= Ich01 (max)/ ᴨ
ichT01 (RMS)= Ich01 (max)/ zwei
Die Grundleistung über der Last wird ausgedrückt als
V.01 (RMS)*ICH01 (RMS)* cosϕ1
Die Gesamtleistung über die Last wird ausgedrückt als
ich0 (RMS)zweiR = V.0 (RMS)zwei/ R.
Die Eingangsspannung V.imist immer positiv, da die Leistung immer von der Quelle zur Last geliefert wird.
Stromquellenwechselrichter mit kapazitiver Last oder C-Last
Das Schaltbild der kapazitiven Last des Wechselrichters der Stromquelle ist in der folgenden Abbildung dargestellt
Stromquellenwechselrichter mit C-Last
In der Wellenform von o bis T / 2 ist T.1und Tzweiausgelöst werden und der Ausgangsstrom I ist0= IchS.. Ähnlich von T / 2 bis T,T.3und T4ausgelöst werden und der Ausgangsstrom I ist0= -IS..SoDie Laststromwellenform hängt nicht von der Last ab.Die Ausgangswellenform des CSI-Wechselrichters mit C-Last ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Ausgangswellenform des Stromquellenwechselrichters mit C-Last
Die Integration der Ausgangsstromwellenform ergibt die Ausgangsspannung. Wenn der Ausgangsstrom Wechselstrom ist, ist die Ausgangsspannung definitiv Wechselstrom. Im Schaltplan wird die rein kapazitive Last genommen, so dass der Strom der Spannung um 90 vorausgeht0
ich0= IchC.= C dV0/ DT
V.0(t) = 1 / C ∫ I.C.(t) dt = 1 / C ∫ I.0DT
Die Eingangsspannung der C-Last beträgt
V. im = V. 0 (von 0 bis T / 2)
V.im= -V0(von T / 2 bis T)
Die Ausgangsspannung ist positiv, wennT.1und Tzweileiten von 0 bisπ und wannT.3und T4Leiten von π bis 3π / 2 dann standardmäßig dieT.1und Tzweiwerden aufgrund der positiven Spannungslast in Sperrrichtung vorgespannt, was bedeutet, dass in diesem Fall eine natürliche Kommutierung oder Lastkommutierung möglich ist, was bedeutet, dass wir keine externe Schaltung oder externe Kommutierungsschaltung anbringen müssen, um den Thyristor T auszuschalten1und Tzwei.Wir müssen die Ausschaltzeit des Stromkreises ermitteln, wenn eine natürliche Kommutierung möglich ist. Die Ausschaltzeit der Schaltung wird ausgedrückt als
ω0tc= ᴨ / 2
tc= ᴨ / 2 ω0
Parameter des Stromquellenwechselrichters mit C-Last
Der Durchschnitts- und RMS-Thyristorstrom wird ausgedrückt als
ichT (Durchschnitt)= IchS./zwei
ichT (RMS)= IchS./ √2
Die Fourier-Reihe des Ausgangsstroms und der Ausgangsspannung der kapazitiven Last beträgt
Der grundlegende Verlustfaktor von CSI mit C-Last ist gleich Null.
Die Grundkomponente der Ausgangsleistung wird ausgedrückt als
P.01= V.01 (RMS)ich01 (RMS)Cos ϕ1= 0
Die Grundkomponente des Durchschnitts- und RMS-Thyristorstroms ist
ichT01 (Durchschnitt)= Ich01 (max)/ ᴨ und ichT01 (RMS)= Ich01 (max)/ zwei
Die maximale Ausgangsspannung beträgt
V.0 (max)= IchS.T / 4C
Der Effektivwert der Eingangsspannung beträgt
V.in (RMS)= V.o (max)/ √3
Dies sind die Parameter des Stromquellenwechselrichters mit der kapazitiven Last.
Anwendungen
Die Anwendungen des Stromquellenwechselrichters sind
- USV-Einheiten
- LT-Plasmageneratoren
- Wechselstrommotorantriebe
- Geräte wechseln
- Induktionsmotoren für Pumpen und Lüfter
Vorteile
Die Vorteile des Wechselrichters sind
- Eine Rückkopplungsdiode ist nicht erforderlich
- Die Kommutierung ist einfach
Nachteile
Die Nachteile des Stromquellenwechselrichters sind
- Es benötigt eine zusätzliche Konverterstufe
- Bei geringer Last hat es Stabilitätsprobleme und eine schwache Leistung
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