Háromfázisú inverter áramkör

Mindannyian tudunk az inverterről - ez egy olyan eszköz, amely átalakítja a DC-t váltóárammá. Korábban megismerhettük a különböző típusú invertereket, és egyfázisú 12v-220v-os invertert építettünk. A háromfázisú inverter átalakítja az egyenfeszültséget háromfázisú váltakozó áramú tápfeszültséggé. Ebben az oktatóanyagban itt megismerhetjük a háromfázisú invertert és annak működését, de mielőtt tovább mennénk, nézzük meg a háromfázisú vonal feszültség hullámalakját. A fenti áramkörben egy háromfázisú vezeték csatlakozik egy rezisztív terheléshez, és a terhelés az áramot vonja el a vezetékből. Ha megrajzoljuk az egyes fázisok feszültség hullámformáit, akkor lesz egy grafikonunk, amelyet az ábra mutat. A grafikonon láthatjuk, hogy három feszültség hullámforma 120 ° -kal nem fázisban van egymással.

Ebben a cikkben 3 fázisú inverter áramkört tárgyalunk, amelyet DC és 3 fázisú AC átalakítóként használunk. Ne feledje, hogy a mai napokban is rendkívül nehéz és nem praktikus egy teljesen szinuszos hullámformát elérni változó terhelések esetén. Tehát itt egy ideális háromfázisú átalakító áramkör működését tárgyaljuk, figyelmen kívül hagyva a gyakorlati háromfázisú inverter összes kérdését.

3 fázisú inverter működik

Most nézzük meg a 3 fázisú inverter áramkört és annak ideális egyszerűsített formáját.

Az alábbiakban egy háromfázisú inverter kapcsolási rajz látható, amelyet tirisztorok és dióda segítségével terveztek (feszültség-csúcsvédelemhez)

Az alábbiakban egy háromfázisú inverter kapcsolási rajz látható, amely csak kapcsolók használatával készült. Amint láthatja, ez a hat mechanikus kapcsoló beállítása hasznosabb a háromfázisú inverter működésének megértésében, mint a nehézkes tirisztoros áramkör.

Amit itt fogunk tenni, az nyitott és szimmetrikusan bezárja ezt a hat kapcsolót, hogy megkapja a háromfázisú feszültség kimenetet az ellenállási terheléshez. Kétféle módon lehet elindítani a kapcsolókat a kívánt eredmény elérése érdekében: az egyikben a kapcsoló 180 ° -ra kapcsol, a másik pedig csak 120 ° -ra kapcsol. Beszéljük meg az alábbi mintákat:

A) Háromfázisú inverter - 180 fokos vezetési mód

Az ideális áramkört megrajzoljuk, mielőtt három szegmensre oszthatjuk, nevezetesen az első, a második és a harmadik szegmensre, és ezeket a jelöléseket a cikk későbbi szakaszában fogjuk használni. Az első szegmens egy S1 és S2 kapcsoló párból áll, a második szegmens az S3 és S4 kapcsoló párból áll, a harmadik szegmens pedig az S5 és S6 kapcsoló párból áll. Egy adott pillanatban ugyanabban a szegmensben található mindkét kapcsolót soha nem szabad bezárni, mivel az akkumulátor rövidzárlata meghiúsul a teljes beállítással, ezért ezt a forgatókönyvet mindenkor kerülni kell.

Most kezdjük el a szekvencia váltását az S1 kapcsoló bezárásával az ideális áramkör első szegmensében, és nevezzük a kezdetet 0 ° -nak. Mivel a vezetés kiválasztott ideje 180º, az S1 kapcsoló 0º-tól 180º-ig záródik.

De az első fázis 120º-ja után a második fázisnak is pozitív ciklusa lesz, amint azt a háromfázisú feszültséggrafikon mutatja, így az S3 kapcsoló az S1 után bezárul. Ezt az S3-at szintén további 180º-ra zárva tartják. Tehát az S3 120º és 300º között lesz bezárva, és csak 300º után lesz nyitva.

Hasonlóképpen, a harmadik fázisnak is pozitív ciklusa van a második fázis 120º-os pozitív ciklusa után, amint az a cikk elején látható grafikonon látható. Tehát az S5 kapcsoló 120º S3 zárás után, azaz 240º, bezáródik. Miután a kapcsoló zárva van, a nyitás előtt 180 ° -ig zárva marad, ezzel az S5 240 ° -tól 60 ° -ig záródik (második ciklus).

Eddig csak azt feltételeztük, hogy a vezetés akkor történik meg, ha a felső réteg kapcsolói zárva vannak, de az áramkör áramának áramlásához teljesnek kell lennie. Ne feledje, hogy ugyanabban a szegmensben található mindkét kapcsolónak soha nem szabad egyszerre lennie zárt állapotban, tehát ha az egyik kapcsoló zárt, akkor a másiknak nyitva kell lennie.

A fenti két feltétel teljesítése érdekében S2, S4 és S6 előre meghatározott sorrendben zárunk. Tehát csak az S1 megnyitása után kell bezárnunk az S2-t. Hasonlóképpen az S4 bezárul, miután az S3 300 ° -on kinyílik, és ugyanúgy az S6 is záródik, miután az S5 befejezi a vezetési ciklust. Az azonos szegmens kapcsolói közötti váltásnak ez a ciklusa az ábra alatt látható. Itt S2 követi S1, S4 követi S3 és S6 követi S5.

Ezt a szimmetrikus kapcsolást követve elérhetjük a kívánt háromfázisú feszültséget, amelyet a grafikon ábrázol. Ha kitöltjük a kezdeti kapcsolási sorrendet a fenti táblázatban, akkor egy teljes kapcsolási mintázatot kapunk a 180 fokos vezetési módhoz, az alábbiak szerint.

A fenti táblázatból megérthetjük, hogy:

0-60-ig: S1, S4 és S5 zárva vannak, és a maradék három kapcsoló kinyílik.

60-120: Az S1, S4 és S6 zárva van, a maradék három kapcsoló pedig nyitva van.

120-180: S1, S3 és S6 zárva, és a maradék három kapcsoló nyitva van.

És a kapcsolás sorrendje így megy tovább. Most rajzoljuk meg az egyes lépések egyszerűsített áramkörét, hogy jobban megértsük az áramlási és feszültségparamétereket.

1. lépés: (0-60 esetén) az S1, S4 és S5 zárva vannak, míg a maradék három kapcsoló nyitva van. Ilyen esetben az egyszerűsített áramkör az alábbiak szerint alakulhat.

Tehát 0 és 60 között: Vao = Vco = Vs / 3; Vbo = -2Vs / 3

Ezek felhasználásával levezethetjük a hálózati feszültségeket:

Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs Vca = Vco - Vao = 0

2. lépés: (60-120 esetén) az S1, S4 és S6 zárva vannak, míg a fennmaradó három kapcsoló nyitva van. Ilyen esetben az egyszerűsített áramkör az alábbiak szerint alakulhat.

Tehát 60 és 120 között: Vbo = Vco = -Vs / 3; Vao = 2Vs / 3

Ezek felhasználásával levezethetjük a hálózati feszültségeket:

Vab = Vao - Vbo = Vs Vbc = Vbo - Vco = 0 Vca = Vco - Vao = -Vs

3. lépés: (120-180 esetén) az S1, S3 és S6 zárva vannak, míg a maradék három kapcsoló nyitva van. Ilyen esetben az egyszerűsített áramkör az alábbiak szerint rajzolható meg.

Tehát 120-180: Vao = Vbo = Vs / 3; Vco = -2Vs / 3

Ezek felhasználásával levezethetjük a hálózati feszültségeket:

Vab = Vao - V bo = 0 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs

Hasonlóképpen levezethetjük a fázisfeszültségeket és a hálózati feszültségeket a sorrend következő lépéseihez. És az alábbi ábrán látható:

A) Háromfázisú inverter - 120 fokos vezetési mód

A 120 fokos mód minden szempontból hasonló a 180 fokoshoz, kivéve az egyes kapcsolók zárási idejét 120-ra csökkentik, amelyek korábban 180 voltak.

Szokás szerint kezdjük el a szekvencia váltását az S1 kapcsoló bezárásával az első szegmensben, és legyünk a kezdő szám 0 ° -ra. Mivel a kiválasztott vezetési idő 120º, az S1 kapcsoló 120º után kinyílik, így az S1 0 ° és 120 ° között zárt.

Mivel a szinuszos jel fél ciklusa 0 és 180 ° között megy, a fennmaradó időre S1 nyitva lesz, és a fenti szürke terület képviseli.

Az első fázis 120º-ja után a második fázisnak is pozitív ciklusa lesz, amint azt korábban említettük, így az S3 kapcsoló az S1 után bezárul. Ezt az S3-at szintén további 120º-ra zárva tartják. Tehát az S3 120º és 240º között lesz zárva.

Hasonlóképpen, a harmadik fázisnak is pozitív ciklusa van a második fázis pozitív ciklusának 120 ° -át követően, így az S5 kapcsoló az S3 120º-os zárása után zárva lesz. Miután a kapcsoló zárva van, a nyitás előtt 120 ° -ig zárva marad, és ezzel az S5 kapcsoló 240 ° -tól 360 ° -ig záródik.

Ezt a szimmetrikus kapcsolási ciklust folytatjuk a kívánt háromfázisú feszültség elérése érdekében. Ha a fenti táblázatban kitöltjük a kezdő és a befejező kapcsolási sorrendet, akkor teljes kapcsolási mintánk lesz a 120º-os vezetési módhoz, az alábbiak szerint.

A fenti táblázatból megérthetjük, hogy:

0-60: S1 és S4 zárva, míg a többi kapcsoló nyitva van.

60-120: Az S1 és S6 zárva vannak, míg a többi kapcsoló nyitva van.

120-180: Az S3 és S6 zárva van, míg a többi kapcsoló nyitva van.

180-240: S2 és S3 zárva, míg a többi kapcsoló nyitva van

240-300: S2 és S5 zárva, míg a többi kapcsoló nyitva van

300-360: Az S4 és S5 zárva vannak, míg a többi kapcsoló nyitva van

És ez a lépéssor így megy tovább. Most rajzoljuk meg minden lépéshez az egyszerűsített áramkört, hogy jobban megértsük a háromfázisú inverter áramkörének áramlási és feszültségparamétereit.

1. lépés: (0-60 esetén) S1, S4 zárva vannak, míg a fennmaradó négy kapcsoló nyitva van. Ilyen esetben az egyszerűsített áramkör az alábbiak szerint mutatható be.

Tehát 0 és 60 között: Vao = Vs / 2, Vco = 0; Vbo = -Vs / 2

Ezek felhasználásával levezethetjük a hálózati feszültségeket:

Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs / 2

2. lépés: (60-120 esetén) az S1 és S6 zárva vannak, míg a többi kapcsoló nyitva van. Ilyen esetben az egyszerűsített áramkör az alábbiak szerint mutatható be.

Tehát 60 és 120 között: Vbo = 0, Vco = -Vs / 2 & Vao = Vs / 2

Ezek felhasználásával levezethetjük a hálózati feszültségeket:

Vab = Vao - Vbo = Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs

3. lépés: (120-180 esetén) az S3 és S6 zárva vannak, míg a többi kapcsoló nyitva van. Ilyen esetben az egyszerűsített áramkör az alábbiak szerint mutatható be.

Tehát 120 és 180 között: Vao = 0, Vbo = Vs / 2 & Vco = -Vs / 2

Ezek felhasználásával levezethetjük a hálózati feszültségeket:

Vab = Vao - V bo = -Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs / 2

Hasonlóképpen levezethetjük a fázisfeszültségeket és a hálózati feszültségeket a következő következő lépésekhez. És ha rajzolunk egy grafikont az összes lépéshez, akkor valami hasonlót kapunk.

Mind a 180, mind a 120 fokos kapcsolási esetek kimeneti grafikonjain látható, hogy váltakozó háromfázisú feszültséget értünk el a három kimeneti kapcson. Bár a kimeneti hullámforma nem tiszta szinuszhullám, mégis hasonlított a háromfázisú feszültség hullámalakjára. Ez egy egyszerű ideális áramkör és hozzávetőleges hullámforma a háromfázisú inverter működésének megértéséhez. Tervezhet egy működő modellt ezen elmélet alapján tirisztorok, kapcsolás, vezérlés és védelmi áramkörök segítségével.