Ce este invertorul sursă curentă: funcționarea și aplicațiile sale

Invertoarele sunt folosite pentru a converti puterea de la cc la c.a. Invertorul de sursă de tensiune (VSI) și sursa de curent invertor (CSI) sunt două tipuri de invertoare, diferența principală între invertor sursă de tensiune și invertor sursă de curent este că tensiunea de ieșire este constantă în VSI și curentul de intrare este constant în CSI. CSI este o sursă de curent constantă care furnizează curent alternativ la intrare și se mai numește convertor DC-link în care curentul de încărcare este constant. Acest articol discută despre invertorul sursă de curent.

Ce este invertorul curent?

Invertorul sursă de curent este, de asemenea, cunoscut sub numele de invertor alimentat cu curent, care convertește intrarea dc în c.a., iar ieșirea sa poate fi trifazată sau monofazată. Conform definiției sursei de curent, o sursă de curent ideală este tipul de sursă în care curentul este constant și este independent de tensiune.

Controlul sursei curente a invertorului

Sursa de tensiune este conectată în serie cu o valoare mare a inductanței (L_d) și aceasta a numit circuitul ca sursă de curent. Schema de circuit a motorului cu inducție alimentat cu invertorul sursă de curent este prezentată în figura de mai jos.

Sursă curentă invertor alimentat cu motor de inducție alimentat

Circuitul este format din șase diode (D₁, D_Două, D₃, D₄, D₅, D₆), șase condensatoare (C₁, C_Două, C₃, C₄, C₅, C₆), șase tiristoare (T₁, T_Două, T₃, T₄, T₅, T₆) care sunt fixate cu o diferență de fază de 60⁰. Ieșirea invertorului este conectată la motor de inducție . Pentru o viteză dată, cuplul este controlat prin variația curentului de curent continuu I_diar acest curent poate fi variat variind V_d. Conducerea a două comutatoare în același decalaj nu duce la o creștere bruscă a curentului datorită prezenței unei valori mari a inductanței L_d.

Configurațiile convertizorului de sursă de curent alimentat cu motorul inductor în funcție de sursă sunt prezentate în figura de mai jos.

Unități de motor cu inducție CSI

Când sursa este disponibilă în sursa de curent continuu, elicopterul este utilizat pentru a varia curentul. Când sursa este disponibilă în sursă de curent alternativ, atunci se folosește un redresor complet controlat pentru a varia curentul de ieșire.

Unitate CSI controlată cu alunecare în buclă închisă cu lătrat regenerativ

Viteza de referință a erorii motorului (∆ω_m) este dat controlerului de viteză care este în mod normal controler VI și ieșirea controlerului VI este viteza de alunecare care este dată regulatorului de alunecare care este necesar pentru a regla viteza. Viteza de alunecare este dată controlului fluxului și ieșirea acestuia este curentul de referință I_d^*care trebuie controlat. Viteza de alunecare (ω_Domnișoară) și viteza reală (ω_m) sunt adăugate și vor obține viteza sincronă, din viteza sincronă putem determina frecvența.

Comanda de frecvență este dată CSI, deoarece invertorul este foarte capabil să controleze frecvența. Putem controla ieșirea CSI schimbând curentul de intrare. Curentul de referință (I_d^*) și curentul real (I_d) este adăugat și va primi eroarea curentului (∆ I_d). Eroarea curentului este dată controlerului de curent care controlează curentul DC-Link și pe baza curentului DC-Link putem controla α, iar acest α va decide tensiunea pe baza căreia puteți determina, cât de mult curent se va schimba. Acesta este unitatea CSI controlată prin alunecare în buclă închisă cu frânare regenerativă. Aceasta este operația unei acționări CSI cu buclă închisă controlată prin alunecare cu frânare regenerativă și schema sa de circuite este prezentată în figura de mai jos.

Unitate CSI controlată cu alunecare în buclă închisă cu frânare regenerativă

Principalul avantaj al unității alimentate cu CSI este, este mai fiabil decât unitatea alimentată cu invertor, iar dezavantajul este, are un interval de viteză mai redus, un răspuns dinamic mai lent, unitatea funcționează întotdeauna în buclă închisă și nu este potrivită pentru multi -unitatea motorului.

Invertor de sursă de curent cu încărcare R

Diagrama circuitului invertorului sursă de curent cu sarcină R este prezentată în figura de mai jos.

Invertor de sursă de curent cu încărcare R

Circuitul este format din patru comutatoare tiristor (T₁, T_Două, T₃, T₄), Eu_Seste curentul sursei de intrare care este constant și puteți vedea că nu există nicio diodă anti-paralelă conectată. Curentul constant este asigurat prin conectarea surselor de tensiune în serie cu inductanță mare. Știm că proprietatea inductanței, că nu va permite schimbarea bruscă a curentului, așa că atunci când conectăm sursa de tensiune cu inductanță mare, cu siguranță curentul produs în ea va fi constant. Factorul fundamental de disipare a invertorului sursă de curent cu sarcină rezistivă este egal cu unul.

Parametrii invertorului de sursă de curent cu sarcină R

Dacă declanșăm T₁Si t_Douăde la 0 la T / 2 atunci curentul de ieșire și tensiunea de ieșire sunt exprimate ca

Eu₀= Eu_S> 0

V₀= Eu₀R

Dacă declanșăm T₃Si t₄de la T / 2 la T, atunci curentul de ieșire și tensiunea de ieșire sunt exprimate ca

Eu₀= -I_S> 0

V₀= Eu₀R<0

Forma de undă de ieșire a invertorului sursă de curent cu sarcină R este prezentată în figura de mai jos

Forma de undă de ieșire a invertorului de sursă de curent cu încărcare R

În cazul sarcinii rezistive, este necesară comutarea forțată. De la 0 la T / 2, T₁Si t_Douăsunt conductoare și de la T / 2 la T, T₃& T₄conduc. Deci, unghiul de conducere al fiecărui comutator va fi egal cu ᴨ și timpul de conducere al fiecărui comutator va fi egal cu T / 2.

Tensiunea de intrare a sarcinii rezistive este exprimată ca

V_în= V₀(de la 0 la T / 2)

V_în= -V₀(de la T / 2 la T)

Curentul de ieșire RMS și tensiunea de ieșire RMS a sarcinii rezistive CSI sunt exprimate ca

Eu_{0 (RMS)}= Eu_S

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

Curentul mediu și tiristor RMS al CSI cu sarcină rezistivă este

Eu_{T (medie)}= Eu_S/Două

Eu_{T (RMS)}= Eu_S/ √2

Seria Fourier a curentului de ieșire și a tensiunii de ieșire a CSI cu sarcină rezistivă este

Componenta fundamentală a curentului de ieșire RMS este

Eu_{01 (RMS)}= 2√2 / ᴨ * I_S

Factorul de distorsiune al sursei de curent invertor cu sarcină R este

g = 2√2 / ᴨ

Distorsiunea armonică totală este exprimată ca

THD = 48,43%

Componenta fundamentală a curentului mediu și al tiristorului RMS este

Eu_{T01 (medie)}= Eu_{01 (maxim)}/ ᴨ

Eu_{T01 (RMS)}= Eu_{01 (maxim)}/ Două

Puterea fundamentală în sarcină este exprimată ca

V_{01 (RMS)}* Eu_{01 (RMS)}* cosϕ₁

Puterea totală peste sarcină este exprimată ca

Eu_{0 (RMS)}^DouăR = V_{0 (RMS)}^Două/ R

Tensiunea de intrare V_îneste întotdeauna pozitiv, deoarece puterea este întotdeauna livrată de la sursă la încărcare.

Invertor de sursă de curent cu sarcină capacitivă sau sarcină C.

Diagrama circuitului sarcinii capacitive a invertorului sursă de curent este prezentată în figura de mai jos

Invertor sursă de curent cu C-Load

În forma de undă de la o la T / 2, T₁Si t_Douăsunt declanșate și curentul de ieșire este I₀= Eu_S. În mod similar, de la T / 2 la T,T₃Si t₄sunt declanșate și curentul de ieșire este I₀= -I_S.Asa deforma de undă a curentului de încărcare nu depinde de sarcină.Forma de undă de ieșire a invertorului CSI cu C-Load este prezentată în figura de mai jos.

Forma de undă de ieșire a invertorului de sursă de curent cu C-Load

Integrarea formei de undă a curentului de ieșire va da tensiunea de ieșire. Dacă curentul de ieșire este alternativ, atunci cu siguranță tensiunea de ieșire este alternativă. În schema circuitului, este luată sarcina pur capacitivă, astfel încât curentul conduce tensiunea cu 90⁰

Eu₀= Eu_C= C dV₀/ DT

V₀(t) = 1 / C ∫ I_C(t) dt = 1 / C ∫ I₀DT

Tensiunea de intrare a sarcinii C este

V _în = V ₀ (de la 0 la T / 2)

V_în= -V₀(de la T / 2 la T)

Tensiunea de ieșire este pozitivă atunci cândT₁Si t_Douăconduc de la 0 laπ și cândT₃Si t₄conducând de la π la 3π / 2 apoi implicitT₁Si t_Douăintră în polarizare inversă din cauza sarcinii de tensiune pozitivă, ceea ce înseamnă că în acest caz este posibilă comutarea naturală sau comutarea sarcinii, înseamnă că nu este nevoie să punem un circuit extern sau un circuit de comutare extern pentru a opri tiristorul T₁Si t_Două.Trebuie să găsim timpul de oprire a circuitului atunci când este posibilă comutarea naturală. Timpul de oprire a circuitului este exprimat ca

ω₀t_c= ᴨ / 2

t_c= ᴨ / 2 ω₀

Parametrii invertorului de sursă de curent cu C-Load

Curentul mediu și al tiristorului RMS este exprimat ca

Eu_{T (medie)}= Eu_S/Două

Eu_{T (RMS)}= Eu_S/ √2

Seria Fourier a curentului de ieșire și a tensiunii de ieșire a sarcinii capacitive este

Factorul fundamental de disipare a CSI cu sarcină C este egal cu zero.

Componenta fundamentală a puterii de ieșire este exprimată ca

P₀₁= V_{01 (RMS)}Eu_{01 (RMS)}Cos ϕ₁= 0

Componenta fundamentală a curentului mediu și al tiristorului RMS este

Eu_{T01 (medie)}= Eu_{01 (maxim)}/ ᴨ și eu_{T01 (RMS)}= Eu_{01 (maxim)}/ Două

Tensiunea maximă de ieșire este

V_{0 (maxim)}= Eu_ST / 4C

Valoarea RMS a tensiunii de intrare este

V_{în (RMS)}= V_{o (max)}/ √3

Aceștia sunt parametrii invertorului sursă de curent cu sarcina capacitivă.

Aplicații

Aplicațiile invertorului de sursă de curent sunt

• Unități UPS
• Generatoare de plasmă LT
• Acționări cu motor CA.
• Comutarea dispozitivelor
• Motoare cu inducție pentru pompe și ventilatoare

Avantaje

Avantajele invertorului sursă de curent sunt

• Nu este necesară dioda de feedback
• Comutarea este simplă

Dezavantaje

Dezavantajele invertorului sursă de curent sunt

• Are nevoie de o etapă de convertor suplimentară
• La sarcină ușoară, are probleme de stabilitate și performanță lentă

Astfel, totul este vorba o prezentare generală a invertorului sursă de curent , control invertor sursă de curent, unitate CSI cu buclă închisă controlată prin alunecare cu frânare regenerativă, invertor sursă de curent cu sarcină R, sunt discutate aplicații, avantaje, dezavantaje. Iată o întrebare pentru dvs. care este principiul de funcționare al invertorului sursă actuală?