İnverterin ara bağlantısı için neden DC modu tercih ediliyor?
Basitçe söylenebilir ki, AC-AC inverterlerinin çok fazla bileşen kullanması gerektiği ve kontrol edilmesinin kolay olmadığı, AC-DC-AC inverterlerinin daha az bileşen kullandığı ve kontrolünün basit olduğu bu nedenle AC-DC-AC inverterlerinin çoğu şu anda kullanılmaktadır.
1 AC'den AC'ye çevirici
Frekans dönüştürücünün gelişimi aşamalı bir süreçten geçmiştir.Orijinal frekans dönüştürücü bu topolojiyi benimsememiştir: AC'den DC'ye ve ardından AC'ye, ancak AC ve AC'yi ara DC bağlantıları olmadan yönlendirir. Bu tür frekans dönüştürücü, AC frekans dönüştürücü olarak adlandırılır.Şu anda, bu tür frekans dönüştürücü süper yüksek güç ve düşük hız regülasyonunda uygulanmaktadır. Çıkış frekansı aralığı: 0-17 (1 / 2-1 / 3 giriş voltajı frekansı), bu nedenle birçok uygulamanın gereksinimlerini karşılayamıyor ve o sırada IGBT yoktu, sadece SCR, bu nedenle uygulama aralığı sınırlıydı.
AC-AC dönüştürücünün çalışma prensibi, gerekli değişken voltajlı değişken frekanslı güç kaynağını çeşitli faz kontrollü anahtar grupları aracılığıyla doğrudan üretmektir.Avantajları yüksek verimlilik ve enerjinin şebekeye kolayca geri döndürülebilmesidir.Bunun en büyük dezavantajı, en yüksek çıkış frekansının olması gerektiğidir. Giriş gücü frekansının 1 / 3'ünden veya 1 / 2'sinden daha azdır, aksi takdirde çıkış dalga formu çok kötüdür, motor titreyecek ve çalışmayacaktır. Bu nedenle, AC-AC frekans dönüştürücü, düşük hızlı hız düzenleme durumlarıyla sınırlandırılmıştır, dolayısıyla uygulama aralığını büyük ölçüde sınırlandırmıştır.
Matris frekans dönüştürücü, üç fazlı giriş ve çıkış arasına doğrudan bağlanan dokuz anahtar dizisinden oluşan bir tür doğrudan frekans dönüştürücüdür. Matris dönüştürücünün ara DC bağlantısı yoktur, çıkış üç seviyeden oluşur ve harmonik içeriği nispeten küçüktür; güç devresi basit ve kompakttır ve kontrol edilebilir frekans, genlik ve faz ile sinüzoidal yük voltajı çıkarabilir; matris dönüştürücünün girişi Güç faktörü kontrol edilebilir ve dört çeyrekte çalışabilir. Matris dönüştürücünün birçok avantajı olmasına rağmen, gerçekleştirilmesi zor olan komütasyon işlemi sırasında iki anahtarın aynı anda açılması veya kapatılması olgusuna izin verilmez. Matris dönüştürücülerin düşük maksimum çıkış voltajı kapasitesi ve yüksek cihaz dayanım voltajı da bu tür dönüştürücülerin büyük bir dezavantajıdır. Rüzgar enerjisi üretiminde uygulandığında, matris dönüştürücünün giriş ve çıkışı ayrılmadığından, yükün veya güç kaynağı tarafının asimetrisi diğer tarafı etkileyecektir. Ayrıca matris konvertörün giriş ucu bir filtre kondansatörüne bağlanmalıdır Kondansatörün kapasitesi AC-DC ara enerji depolama kondansatöründen daha küçük olmasına rağmen, AC kondansatör oldukları için anahtarlama frekansının AC akımına dayanmaları gerekir ve hacimleri küçük değildir.
AC-AC frekans dönüştürme, doğrudan frekans dönüştürme, bir bağlantı eksik, ancak birçok bileşen kullanılıyor , Üç fazlı 36 tristör gerektirir ve kontrol karmaşıktır. Öğretmenimiz, 36 tüpü ayarlayan kişinin hemen mezun olabileceği konusunda şaka yaptı. Ayrıca AC-AC frekans dönüşümü, frekansı yalnızca güç frekansına ayarlayabilir, genellikle neredeyse 20Hz olan güç frekansının 1 / 3-1 / 2'sine ayarlanır.
2 AC-DC dönüştürücü
Bu tür bir AC'yi DC'ye ve ardından AC-DC-AC inverter olarak adlandırılan AC invertöre değiştiriyoruz. AC-DC-AC invertörü ilk önce alternatif akımı bir redresör vasıtasıyla doğru akıma dönüştürür DC ara devresi, redresör devresinin çıkışını yumuşatır ve filtreler ve ardından invertör aracılığıyla, doğru akım değişken frekans ve voltaj ile alternatif bir akım haline gelir. .
İki tip var:
- AC DC AC voltaj tipi
- AC DC AC akım türü
Bunlardan ilki yaygın olarak kullanılmaktadır ve mevcut genel amaçlı invertörler bu topolojiyi kullanır. Özellikleri şunlardır: orta, elektrolitik kapasitör depolaması için veri yolu voltajını sağlar, ön kademe, basit ve güvenilir olan diyot kontrolsüz doğrultma kullanır ve inverter, üç fazlı PWM modülasyonu kullanır (mevcut modülasyon algoritması, uzay voltaj vektörüdür). Belirli bir elektrolitik kapasitör kapasitesinin kullanılması nedeniyle, DC bara voltajı sabittir.Bu sırada, inverter IGBT'nin anahtarlama sırası (çıkış faz sırası, frekans) ve görev döngüsü (çıkış voltajı) kontrol edildiği sürece, çok üstün kontrol elde edilebilir. karakteristik.
Kontrol yöntemleri ve donanım tasarımı gibi çeşitli faktörler nedeniyle, gerilim tipi invertörler yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel akım tipi AC-DC-AC inverterleri, güç anahtarları olarak doğal olarak değiştirilmiş tristörler kullanır ve DC taraf endüktansları nispeten pahalıdır ve çift beslemeli hız regülasyonunda kullanılırlar Senkron hız bittiğinde bir komütasyon devresi gereklidir. Koşullar altında, performans nispeten zayıftır ve çift beslemeli asenkron rüzgar enerjisi üretiminde yaygın olarak kullanılmamaktadır. Doğrultma ve frekans dönüştürme cihazları gibi voltaj tipi AC-DC-AC dönüştürücülerin kullanımı, basit yapı, daha az harmonik içerik ve ayarlanabilir stator ve rotor güç faktörleri gibi mükemmel özelliklere sahiptir ve bu da çift beslemeli jeneratörlerin çalışma durumunu ve çıkış gücü kalitesini önemli ölçüde iyileştirebilir. Şebeke tarafı ve rotor tarafı, DC bara tarafı kapasitörüyle tamamen ayrılır. Gerilim tipi AC-DC-AC dönüştürücünün çift beslemeli jeneratör statoru alan yönelimli vektör kontrol sistemi, rüzgar türbininin maksimum güç noktası takibine dayalı olarak jeneratörün aktif ve reaktif gücünün ayrıştırma kontrolünü gerçekleştirir.Bu değişken hızlı sabit frekanslı rüzgar enerjisi üretiminin temsili bir yönüdür.
Ek olarak, paralel bir AC-DC-AC çevirici topolojisi vardır. Bu yapı esas olarak bir AC-DC-AC akım tipi ve paralel olarak bir AC-DC-AC gerilim tipi eviricidir.Akım tipi çevirici güç aktarımı için ana çevirici olarak kullanılır ve gerilim tipi çevirici, akım tipini kompanse etmek için yardımcı çevirici olarak kullanılır. İnvertör harmonikleri. Bu yapının ana invertörü daha düşük bir anahtarlama frekansına sahiptir ve yardımcı evirici daha düşük bir anahtarlama akımına sahiptir. Yukarıda bahsedilen AC-DC-AC gerilim dönüştürücü ile karşılaştırıldığında, bu topoloji düşük anahtarlama kayıplarına sahiptir ve tüm sistemin verimliliği nispeten yüksektir. Eksiklikleri de açıktır.Çok sayıda güç elektroniği cihazının kullanılması, artan maliyetlere ve daha karmaşık kontrol algoritmalarına yol açar.Ayrıca, bu yapının voltaj kullanım oranı nispeten düşüktür.
3 AC-DC dönüştürücülerle ilgili sorunlar
AC-DC-AC çevirici yüksek çıkış frekansı ve yüksek güç faktörü avantajlarına sahip olmasına rağmen, AC-DC-AC çeviricide hala iyileştirilmesi gereken birçok sorun vardır:
- Şu anda, yüksek güçlü ve yüksek voltajlı güç elektroniği cihazları geliştirme aşamasındadır, GTO bileşenleri eskimeyle karşı karşıyadır ve IGBT ve IGCT henüz olgunlaşmamıştır;
- IGCT (veya GTO) ve IECT dönüştürücüleri kullanarak, cihaz arızasından kaynaklanan kısa devreyi korumak hala bir sorundur; güç tarafındaki dönüştürücüde kısa devre oluşursa, güç şebekesinde kısa devreye neden olur, bu nedenle dönüştürücü yüksek kaçak giriş trafosu kullanmalıdır. % 20 kadar yüksek olsa bile% 15 gereklidir;
- Düşük frekansta çalışırken AC-DC-AC invertörün aşırı yük kapasitesi azalır Genel olarak, invertörün aşırı yük kapasitesi 5 Hz'nin altında çalışırken yarıya iner;
- AC-DC-AC inverter çıkışı PWM modülasyon voltaj dalga formunun voltaj değişim oranı du / dt çok yüksektir, bu da motorun ve elektrikli cihazların izolasyon yorgunluğuna zarar vermesi kolaydır; çıkış teli uzun olduğunda, ortak mod yansıyan voltaj motor tarafında çok yüksek olacaktır. Gerilim, iki seviyeli bir dönüştürücü ise, bu gerilimin tepe değeri DC geriliminin iki katıdır, üç seviyeli dönüştürücü ise bu gerilimin tepe değeri gerilimin orta yarısının üç katıdır;
- AC-DC-AC inverterlerinin PWM modülasyonu harmonikler, gürültü ve şaft akımı gibi sorunlara neden olacaktır.
