Biến tần toàn cầu là gì: Làm việc & Ứng dụng của nó

Bộ biến tần là một thiết bị điện chuyển đổi nguồn điện đầu vào DC thành điện áp xoay chiều đối xứng có cường độ và tần số tiêu chuẩn ở phía đầu ra. Nó cũng được đặt tên là Bộ chuyển đổi DC sang AC . Một đầu vào và đầu ra biến tần lý tưởng có thể được biểu diễn dưới dạng sóng hình sin và không hình sin. Nếu nguồn đầu vào cho bộ biến tần là nguồn điện áp, thì bộ biến tần được gọi là bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) và nếu nguồn đầu vào cho bộ biến tần là nguồn dòng thì nó được gọi là bộ nghịch lưu nguồn dòng (CSI) . Biến tần được phân thành 2 loại tùy theo loại tải đang được sử dụng, tức là một pha biến tần và bộ biến tần ba pha. Biến tần 1 pha được phân thành 2 loại biến tần nửa cầu và biến tần toàn cầu. Bài viết này giải thích cấu tạo và hoạt động chi tiết của biến tần toàn cầu.

Biến tần một pha toàn cầu là gì?

Định nghĩa: Biến tần một pha cầu đầy đủ là thiết bị chuyển mạch tạo ra điện áp đầu ra AC sóng vuông trên ứng dụng của đầu vào DC bằng cách điều chỉnh công tắc BẬT và TẮT dựa trên trình tự chuyển đổi thích hợp, trong đó điện áp đầu ra được tạo ra có dạng + Vdc , -Vdc, Hoặc 0.

Phân loại Biến tần

Biến tần được phân thành 5 loại

Theo đặc điểm đầu ra

• Biến tần sóng vuông
• Biến tần sóng của nó
• Biến tần sóng sin sửa đổi.

Theo nguồn biến tần

• Biến tần nguồn hiện tại
• Biến tần nguồn điện áp

Theo loại tải

Biến tần một pha

• Biến tần nửa cầu
• Biến tần toàn cầu

Biến tần ba pha

• Chế độ 180 độ
• Chế độ 120 độ

Theo kỹ thuật PWM khác nhau

• Đơn giản điều chế độ rộng xung (SPWM)
• Điều chế nhiều xung độ rộng (MPWM)
• Điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM)
• Điều chế độ rộng xung hình sin đã sửa đổi (MSPWM)

Theo số lượng mức sản lượng.

• Biến tần 2 cấp thông thường
• Biến tần đa cấp.

Xây dựng

Cấu tạo của biến tần toàn cầu là, nó bao gồm 4 bộ cắt trong đó mỗi bộ biến tần bao gồm một cặp bóng bán dẫn hoặc một thyristor và một diode , cặp kết nối với nhau đó là

• T1 và D1 được kết nối song song,
• T4 và D2 ​​được kết nối song song,
• T3 và D3 được kết nối song song, và
• T2 và D4 được kết nối song song.

Một tải V0 được nối giữa cặp dao cắt tại “AB” và các đầu cuối của T1 và T4 được nối với nguồn điện áp VDC như hình dưới đây.

Sơ đồ mạch của biến tần một pha toàn cầu

Một mạch tương đương có thể được biểu diễn dưới dạng công tắc như hình dưới đây

Phương trình dòng điện diode

Hoạt động của biến tần cầu một pha

Sự làm việc của toàn cầu một pha sử dụng Tải RLC Biến tần có thể được giải thích bằng cách sử dụng các tình huống sau

Vượt mức và thiếu hụt

Từ đồ thị 0 đến T / 2 nếu chúng ta áp dụng kích từ một chiều cho tải RLC. Dòng tải đầu ra thu được có dạng sóng hình sin. Vì tải RLC đang được sử dụng nên điện kháng của tải RLC được biểu diễn trong 2 điều kiện là XL và XC

Codition1: Nếu XL> XC, nó hoạt động giống như tải chậm và được gọi là hệ thống quá tải và

Điều kiện2: Nếu XL

Dạng sóng biến tần toàn cầu

Góc dẫn

Góc dẫn của mỗi công tắc điện và mỗi diode có thể được xác định bằng cách sử dụng dạng sóng của V0 và I0.

Ở điều kiện tải trễ

Trường hợp 1: Từ φ đến π, V0> 0 và I0> 0 thì chuyển mạch S1, S2 dẫn
Trường hợp 2: Từ 0 đến φ, V0> 0 và I0<0 then diodes D1, D2 conducts
Trường hợp 3: Từ π + φ đến 2 π, V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts
Trường hợp 4: Dạng π thành π + φ, V0 0 thì điốt D3, D4 dẫn.

Ở điều kiện tải hàng đầu

Trường hợp 1: Từ 0 đến π - φ, V0> 0 và I0> 0 thì chuyển mạch S1, S2 dẫn

Trường hợp 2: Từ π - φ đến π, V0> 0 và I0<0 then diodes D1, D2 conducts

Trường hợp 3: Từ π đến 2 π - φ, V0<0 and I0 < 0 then switches S3, S4 conducts

Trường hợp 4: Dạng 2 π - φ thành 2 π, V0 0 thì điốt D3, D4 dẫn

Trường hợp 5: Trước hạnh kiểm φ đến 0, D3 và D4.

Do đó góc dẫn của mỗi diode là 'Phi' và góc dẫn của mỗi Thyristor hay Transistor là “Π - φ”.

Giao hoán cưỡng bức và tự giao hoán

Có thể quan sát tình huống tự thay thế trong điều kiện tải hàng đầu

Từ đồ thị, chúng ta có thể quan sát thấy rằng “φ đến π - φ”, S1 và S2 đang dẫn và sau khi “π - φ”, D1, D2 đang dẫn, tại thời điểm này, điện áp giảm trên D1 và D2 ​​là 1 Vôn. Trong đó S1 và S2 gặp điện áp âm sau “π - φ” và vì vậy S1 và S2 tắt. Do đó có thể tự giao hoán trong trường hợp này.

Dạng sóng biến tần toàn cầu

Có thể quan sát tình huống chuyển đổi cưỡng bức trong điều kiện tải chậm

Từ biểu đồ, chúng ta có thể quan sát rằng “o đến φ”, D1 và D2 ​​đang dẫn điện, và từ π đến φ, S1 và S2 đang dẫn điện và bị ngắn mạch. Sau khi “φ” D3 và D4 chỉ hoạt động nếu S1 và S2 được tắt, nhưng điều kiện này chỉ có thể được thỏa mãn bằng cách buộc S1 và S2 tắt. Do đó, chúng tôi sử dụng khái niệm buộc chuyển đổi .

Công thức

1). Góc dẫn của mỗi điốt là Phi

2). Góc dẫn của mỗi Thyristor là π - φ .

3). Chỉ có thể tự chuyển mạch trong tải hệ số công suất hàng đầu hoặc hệ thống giảm áp tại thời điểm tắt mạch t_c= φ / w_{0 .}Trong đó w0 là tần số cơ bản.

4). loạt Fourier V₀(t) = ∑_{n = 1,3,5}^a[4 V_DC/ nπ] Sin n w₀t

5). Tôi₀(t) = ∑_{n = 1,3,5}^a[4 V_DC/ nπ l z_nl] Tội lỗi n w₀t + φ_n

6). V_01max= 4 V_dc/ Số Pi

7). Tôi_01max= 4 V_dc/ π Z₁

số 8). Mod Z_n= R^hai+ (n w₀L - 1 / n w₀C) trong đó n = 1,2,3,4… ..

9). Phi_n= vậy^-1[( / R]

10). Hệ số dịch chuyển cơ bản F_DF= cos Phi

11). Phương trình dòng điện diode I_Dvà dạng sóng được đưa ra như sau

Tôi_{D01 (trung bình)}= 1 / 2π [∫₀^PhiTôi_{01 tối đa}Tội lỗi (w₀t - φ₁)] dwt

Tôi_{D01 (rms)}= [1 / 2π [∫₀^PhiTôi₀₁^hai_{tối đa}Không có^hai(v₀t - φ₁) dwt]]^1/2

Phương trình dòng điện diode

12). Công tắc hoặc phương trình dòng điện thyristor I_Tvà dạng sóng được đưa ra như sau

Tôi_{T01 (trung bình)}= 1 / 2π [∫_Phi^{Số Pi}Tôi_{01 tối đa}Tội lỗi (w₀t - φ₁)] dwt

Tôi_{T01 (rms)}= [1 / 2π [∫_Phi^{Số Pi}Tôi₀₁^hai_{tối đa}Không có^hai(v₀t - φ₁) dwt]]^1/2

Dạng sóng Thyristor

Ưu điểm của Biến tần cầu một pha

Sau đây là những ưu điểm

• Không có dao động điện áp trong mạch
• Thích hợp cho điện áp đầu vào cao
• Tiết kiệm năng lượng
• Xếp hạng hiện tại của thiết bị điện bằng với dòng tải.

Nhược điểm của biến tần cầu một pha

Sau đây là những nhược điểm

• Hiệu suất của biến tần toàn cầu (95%) thấp hơn một nửa so với biến tần cầu (99%).
• Tổn thất cao
• Độ ồn cao.

Các ứng dụng của Biến tần cầu một pha

Sau đây là các ứng dụng

• Áp dụng trong các ứng dụng như sóng vuông ví dụ công suất thấp và trung bình / sóng vuông gần như Vôn
• Một sóng hình sin bị méo được sử dụng làm đầu vào trong các ứng dụng công suất cao
• Sử dụng các thiết bị bán dẫn công suất tốc độ cao, nội dung hài ở đầu ra có thể được giảm bằng PWM kỹ thuật
• các ứng dụng khác như AC động cơ biến đổi , sưởi thiết bị cảm ứng , đứng gần Nguồn cấp
• Biến tần năng lượng mặt trời
• máy nén, v.v.

Vì vậy, biến tần là một thiết bị điện chuyển đổi nguồn cung cấp đầu vào DC thành điện áp xoay chiều không đối xứng có cường độ và tần số tiêu chuẩn ở phía đầu ra. Theo loại tải, biến tần một pha được phân thành 2 loại là biến tần bán cầu và biến tần toàn cầu. Bài viết này giải thích về biến tần một pha cầu đầy đủ. Nó bao gồm 4 thyristor và 4 điốt hoạt động giống như công tắc. Tùy thuộc vào vị trí công tắc, biến tần toàn cầu hoạt động. Ưu điểm chính của biến tần nửa cầu toàn phần là điện áp đầu ra gấp 2 lần điện áp đầu vào và công suất đầu ra gấp 4 lần so với biến tần nửa cầu.