Arbeitsweise des Doppelwandlers mit Thyristor und seinen Anwendungen

Doppelkonverter - Der Name selbst gibt an, dass zwei Konverter enthalten sind. Es ist ein elektrisches Gerät, das hauptsächlich in Fahrern mit variabler Geschwindigkeit zu finden ist. Es ist ein Leistungselektronik-Steuerungssystem um entweder die Polarität DC von der Wechselstromgleichrichtung durch den Vorwärtswandler und den Rückwärtswandler zu erhalten. Bei einem Doppelwandler sind zwei Wandler hintereinander miteinander verbunden.

Eine der Brücken arbeitet als ein Gleichrichter (wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um) Eine weitere Halbbrücke arbeitet als Wechselrichter (wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um) und wird üblicherweise an eine Gleichstromlast angeschlossen. Hier finden zwei Konvertierungsprozesse gleichzeitig statt, so dass es sich um einen Doppelkonverter handelt. Der Doppelkonverter kann vier Quadrantenoperationen bereitstellen. Die Vier-Quadranten-Operation ist unten gezeigt.

Dual Converter Vier-Quadranten-Operationen

Prinzip des Doppelwandlers

Das Grundprinzip des Doppelwandlers kann unter Bezugnahme auf das in der folgenden Abbildung gezeigte vereinfachte Ersatzdiagramm des Gleichstromkreises erläutert werden. In dieser vereinfachten Darstellung werden zwei Annahmen getroffen.

• Doppelwandler sind ideal, dh sie erzeugen reine DC-Ausgangsanschlüsse ohne Welligkeiten.
• Es wird angenommen, dass jeder Zwei-Quadranten-Wandler eine steuerbare Gleichspannungsquelle ist, die in Reihe mit einer Diode geschaltet ist.

Hier repräsentieren die Dioden D1 und D2 die unidirektionalen Stromflusseigenschaften der Wandler. Die Stromrichtung kann jedoch beliebig sein. Nehmen wir an, die durchschnittliche Ausgangsspannung des Wandlers 1 ist V01 und des Wandlers 2 ist V02. Um die Ausgangsspannung der beiden Wandler auf die gleiche Polarität und Größe zu bringen, müssen die Zündwinkel der Thyristoren gesteuert werden.

Um mehr über Thyristor zu erfahren, folgen Sie bitte dem Link: Grundlagen und Eigenschaften des Thyristor- oder Silizium-gesteuerten Gleichrichters

Ideale vereinfachte Darstellung mit zwei Konvertern

Durchschnittliche Ausgangsspannung des Einphasenwandlers = 2 Vm COSα / π

Durchschnittliche Ausgangsspannung des Dreiphasenwandlers = 3 Vm COSα / π

Für Wandler 1 ist die durchschnittliche Ausgangsspannung V01 = Vmax COSα1

Für den Wandler 2 ist die durchschnittliche Ausgangsspannung V02 = Vmax COSα2

Die Ausgangsspannung ist gegeben durch,

Der Zündwinkel kann niemals größer als 180 sein. Also ist α1 + α2 = 180⁰

Schusswinkel

Betriebsarten des Doppelwandlers

Es gibt zwei Funktionsmodi: den nicht zirkulierenden Strommodus und den zirkulierenden Modus.

Nicht zirkulierender Strommodus

• Es wird jeweils ein Konverter ausgeführt. Zwischen den Wandlern fließt kein Strom.
• Während des Betriebs von Wandler 1 beträgt der Zündwinkel (α1) 0<α1< 90⁰(VDC und Idc sind positiv)
• Während des Betriebs von Wandler 2 beträgt der Zündwinkel (α2) 0<α2< 90⁰(Vdc und Idc sind negativ)

Zirkulationsstrommodus

• In diesem Modus sind beide Konverter gleichzeitig eingeschaltet. Es ist also zirkulierender Strom vorhanden.
• Die Zündwinkel werden so eingestellt, dass α1 + α2 = 180 ist⁰. Der Zündwinkel des Wandlers 1 beträgt α1 und der Zündwinkel des Wandlers 2 beträgt α2.
• In diesem Modus arbeitet der Wandler 1 als geregelter Gleichrichter, wenn der Zündwinkel 0 beträgt<α1< 90⁰und Wandler 2 arbeitet als Wechselrichter, wenn der Zündwinkel 90 beträgt⁰ <α2< 180⁰. In diesem Zustand sind Vdc und Idc positiv.
• Der Wandler 1 arbeitet als Wechselrichter, wenn der Zündwinkel 90 beträgt⁰ <α1< 180⁰und Wandler 2 arbeitet als geregelter Gleichrichter, wenn der Zündwinkel 0 ist<α2< 90⁰In diesem Zustand sind Vdc und Idc negativ.

Einphasen-Doppelwandler

Der gezeigte Schlag zeigt einen einphasigen Doppelwandler unter Verwendung von Thyristoren. Wie oben erläutert, verwenden wir in einem einphasigen Doppelwandler eine einphasige Gleichrichterschaltung zum Umwandeln von einphasigem Wechselstrom in stationären Gleichstrom.

Der Konverter 1 besteht aus Gleichrichter. Dann wird der gleichgerichtete Gleichstrom einem Filter zugeführt, der Impulse vom gleichgerichteten Gleichstrom entfernt und ihn durch Filtern in einen reinen Gleichstrom umwandelt.

Danach wird dieser reine Gleichstrom der Last zugeführt und von der Last an die Wechselrichterschaltung abgegeben, die diesen Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und schließlich diesen Wechselstrom des Wechselrichters als Ausgang nimmt.

Einphasen-Doppelwandler

Dreiphasen-Doppelwandler

In einem dreiphasigen Doppelwandler verwenden wir einen dreiphasigen Gleichrichter, der die dreiphasige Wechselstromversorgung in Gleichstrom umwandelt. Der Aufbau des Wandlers ist der gleiche wie beim einphasigen Doppelwandler.

Der Ausgang des Dreiphasengleichrichters wird dem Filter zugeführt, und nach dem Filtern wird der reine Gleichstrom der Last zugeführt. Zuletzt wird die Versorgung von der Last an die letzte invertierte Brücke gegeben. Es führt den Invertierungsprozess des Gleichrichters durch und wandelt Gleichstrom in 3-Phasen-Wechselstrom um, der ausgegeben wird.

Dreiphasen-Doppelwandler

Anwendungen von Dual Converter

• Richtungs- und Drehzahlregelung von Gleichstrommotoren.
• Überall anwendbar, ist der reversible Gleichstrom erforderlich.
• Industrielle Gleichstromantriebe mit variabler Drehzahl.

Richtungs- und Drehzahlregelung von Gleichstrommotoren mit Doppelwandler

Der Doppelwandler ist ein Leistungselektronik-Steuersystem, um Gleichstrom aus der Wechselstromgleichrichtung durch den Vorwärtswandler und den Rückwärtswandler zu erhalten. Es kann auch Gleichstrommotoren in beide Richtungen mit Drehzahlregelung betreiben.

Dieser einphasige Wandler wird durch die Verwendung eines Paares einer Thyristor-gesteuerten Brücke (4 SCRs x 2) erreicht, die es dem Gleichstrommotor ermöglicht, die Polarität für jede Drehrichtung umzukehren und die Drehzahlregelung schrittweise zu verringern, indem der Mikrocontroller jede Brücken-SCR-Bank ordnungsgemäß auslöst Schnittstelle über Opto-Isolatoren.

Ein Schalterpaar wird verwendet, um ein logisches Signal für den gewünschten Ausgang einzugeben. Wenn die doppelte SCR-Brücke mit 230 Volt Wechselstrom versorgt wird, können wir eine Lampenlast von 100 Watt haben und die Gleichstrompolarität über der Lampe wird überprüft, oder es kann ein Gleichstrommotor mit geringer Leistung von 220 Volt verwendet werden.

In diesem Projekt werden 12-Volt-Wechselstrom am Eingang und ein 12-Volt-Gleichstrommotor verwendet, um die Drehung in beide Richtungen zu überprüfen, wenn die Polarität umgekehrt wird.

Weitere Details zu diesem Projekt finden Sie unter folgendem Link: Doppelkonverter mit Thyristoren.

Ich hoffe, Sie haben das Thema des Doppelwandlers klar verstanden. Es handelt sich um ein Leistungselektronik-Steuerungssystem, das Gleichstrom aus Wechselstromgleichrichtung durch Vorwärtswandler und Rückwärtswandler erhält. Wenn Sie weitere Fragen zu diesem Thema oder zu elektrischen und elektronischen Projekten haben, verlassen Sie den Kommentarbereich unten.