AC-AC átalakító - AC-to-AC converter

A szilárdtest AC-AC átalakító átalakítja az AC hullámformáját egy másik AC hullámformává, ahol a kimeneti feszültség és frekvencia tetszőlegesen beállítható.

Kategóriák

1. ábra: Háromfázisú AC-AC átalakító áramkörök osztályozása.

Az 1. ábrára hivatkozva az AC-AC átalakítók az alábbiak szerint kategorizálhatók:

DC link átalakítók

2. ábra: A (regeneratív) feszültségforrás-váltóáramú AC / DC-AC-átalakító topológiája
3. ábra: Az áramforrás váltóáramú AC / DC-AC átalakítójának topológiája

Kétféle átalakító van DC kapcsolattal:

  • Feszültségforrás-inverter (VSI) konverterek (2. ábra): A VSI-átalakítókban az egyenirányító diódahídból, az egyenáramú összeköttetés pedig söntkondenzátorból áll.
  • Áramforrás-inverter (CSI) konverterek (3. ábra): A CSI-átalakítókban az egyenirányító fázisvezérelt kapcsolóberendezés hídból áll, az egyenáramú összeköttetés pedig 1 vagy 2 soros induktivitásból áll az egyenirányító közötti kapcsolat egyik vagy mindkét lába között és inverter.

A motorhoz szükséges bármilyen dinamikus fékezési műveletet az egyenirányítón keresztül összekapcsolt egyenáramú aprító és ellenállási sönt fékezésével lehet megvalósítani . Alternatív megoldásként az egyenirányító szakaszban anti-párhuzamos tirisztor-hidat kell biztosítani, amely energiát vezet vissza az AC-vonalba. Az ilyen fázisvezérelt tirisztor-alapú egyenirányítók azonban alacsonyabb terhelésnél nagyobb AC-torzítással és alacsonyabb teljesítménytényezővel rendelkeznek, mint a diódalapú egyenirányítók.

Körülbelül szinuszos bemeneti áramokkal és kétirányú teljesítményárammal rendelkező AC-AC átalakító egy impulzusszélesség-modulációs (PWM) egyenirányító és egy PWM inverter összekapcsolásával a DC-kapcsolattal valósítható meg . Az egyenáramú összeköttetés mennyiségét ezután lenyűgözi egy energiatakarító elem, amely mindkét szakaszban közös, amely egy C kondenzátor a feszültségű egyenáramú összeköttetéshez vagy egy L induktivitás az aktuális egyenáramú összeköttetéshez. A PWM egyenirányító vezérlése oly módon történik, hogy szinuszos váltakozó áramú áram merüljön fel, amely fázisban vagy antifázisban van (az energia visszacsatolásához) a megfelelő váltóáramú fázisfeszültséggel.

Az egyenáramú összeköttetésű tárolóelemnek az az előnye, hogy mindkét átalakító fokozatot vezérlés céljából nagy mértékben leválasztják. Ezenkívül állandó, váltakozó áramú vonaltól független bemeneti mennyiség létezik a PWM inverter fokozatához, ami az átalakító teljesítmény-képességének magas kihasználását eredményezi. Másrészről az egyenáramú összeköttetésű energiatároló elemnek viszonylag nagy a fizikai térfogata, és ha elektrolit kondenzátorokat használnak, feszültségű egyenáramú összeköttetés esetén a rendszer élettartama csökkenhet.

Ciklokonverterek

A ciklokonverter átalakítja a kimeneti, változó frekvenciájú, megközelítőleg szinuszos hullámformát úgy, hogy a bemeneti hullámforma szegmenseit a kimenetre kapcsolja; nincs köztes DC kapcsolat. Olyan kapcsolóelemekkel, mint SCR , a kimeneti frekvenciának alacsonyabbnak kell lennie, mint a bemenet. Nagyon nagy (10 MW nagyságrendű) ciklokonvertereket gyártanak kompresszoros és szélcsatornás hajtásokhoz, vagy változó sebességű alkalmazásokhoz, például cementkemencékhez .

Mátrix konverterek

4. ábra: A hagyományos Direct Matrix Converter topológiája
5. ábra: A közvetett mátrixátalakító topológiája

A nagyobb teljesítménysűrűség és megbízhatóság elérése érdekében érdemes figyelembe venni a Matrix konvertereket, amelyek háromfázisú AC-AC átalakítást eredményeznek, köztes energiatároló elemek nélkül. A hagyományos mátrix konverterek (4. ábra) a feszültség- és áramátalakítást egyetlen lépésben hajtják végre.

A közvetett energia-átalakításnak alternatív lehetősége van az indirekt mátrix-átalakító (5. ábra) vagy a ritka mátrix-átalakító alkalmazásával, amelyet Johann W. Kolar professzor talált ki az ETH Zürichből. Csakúgy, mint a DC-link alapú VSI és CSI vezérlőknél (2. és 3. ábra), a feszültség- és áramátalakításhoz külön fokozatokat biztosítunk, de a DC-linknek nincs köztes tárolóeleme. Általában a mátrixátalakítók alkalmazásával a DC-összeköttetésben lévő tároló elem nagyobb számú félvezető árán megszűnik. A mátrix konvertereket gyakran a változó sebességű hajtások technológiájának jövőbeli koncepciójának tekintik, de az évtizedekig tartó intenzív kutatások ellenére mindeddig csak alacsony ipari penetrációt értek el. Az olcsó, nagy teljesítményű félvezetők közelmúltbeli elérhetőségére hivatkozva azonban egy nagyobb hajtásgyártó az elmúlt években aktívan népszerűsítette a mátrixátalakítókat.

Lásd még

Hivatkozások