محولات الطاقة الإلكترونية

تتمثل المهمة الأساسية لإلكترونيات الطاقة في معالجة والتحكم في تدفق الطاقة الكهربائية من خلال توفير الفولتية والتيارات في شكل مناسب على النحو الأمثل لأحمال المستخدم. تشارك محولات الطاقة الإلكترونية الحديثة في مجموعة واسعة جدًا من التطبيقات مثل إمدادات الطاقة ذات الوضع المحول ، ومرشحات الطاقة النشطة ، والتحكم في حركة الماكينة الكهربائية ، وأنظمة تحويل الطاقة المتجددة ، وتوليد الطاقة الموزعة ، وأنظمة نقل التيار المتردد المرنة ، وتكنولوجيا المركبات ، إلخ. .

يمكن العثور على محولات الطاقة الإلكترونية حيثما كانت هناك حاجة لتعديل شكل الطاقة الكهربائية باستخدام الإلكترونيات الكلاسيكية التي تستخدم فيها التيارات الكهربائية والجهد لنقل المعلومات ، بينما في إلكترونيات الطاقة ، فإنها تحمل الطاقة. بعض الأمثلة على استخدامات أنظمة الطاقة الإلكترونية هي محولات التيار المستمر / التيار المستمر المستخدمة في العديد من الأجهزة المحمولة ، مثل الهواتف المحمولة أو أجهزة المساعد الرقمي الشخصي ، ومحولات التيار المتردد / التيار المستمر في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون. تُستخدم إلكترونيات الطاقة واسعة النطاق للتحكم في مئات ميغاواط من تدفق الطاقة عبر أمتنا. تمت مناقشة بعض تلك المحولات أدناه.

محول مزدوج

المحول المزدوج عبارة عن مزيج من مقوم وعاكس يحدث فيه تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ويتبعه من التيار المتردد إلى تيار متردد حيث يقع الحمل بينهما. يمكن أن يكون المحول المزدوج من مرحلة واحدة أو من ثلاث مراحل. يتكون المحول المزدوج من جسرين يتكونان من ثايرستور أحدهما لغرض التصحيح حيث يتم تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر يمكن إعطاؤه للتحميل. يتم استخدام جسر الثايرستور الآخر لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد.

محول مزدوج أحادي الطور

يستخدم المحول الثنائي أحادي الطور مرحلة واحدة كمصدر يتم إعطاؤه للمحول 1 من المحول المزدوج للتصحيح المتبع للتحميل.

مبدأ التشغيل:

إدخال التيار المتردد المعطى للمحول 1 للتصحيح في هذه العملية ، يتم إعطاء الدورة الإيجابية للمدخلات للمجموعة الأولى من الثايرستور المتحيز للأمام والذي يعطي تيارًا مستمرًا مصححًا في دورة موجبة ، كما يتم إعطاء دورة سلبية لمجموعة من الثايرستور المنحاز العكسي والذي يعطي تيار مستمر على يمكن إعطاء دورة سالبة تكمل خرج موجة كاملة مصححة للتحميل. أثناء هذه العملية ، يتم حظر المحول 2 باستخدام محث. نظرًا لأن الثايرستور يبدأ فقط في إجراء عندما يتم إعطاء النبضات الحالية إلى البوابة والتوصيل المستمر حتى يتم إيقاف إمداد التيار. يمكن أن يكون خرج Thyristor Bridge على النحو التالي عندما يتم إعطاؤه لأحمال مختلفة.

نظرًا لأن المحول المزدوج يتكون أيضًا من تحويل تيار مستمر إلى تيار متردد لجعله يعمل ، يتم حظر المحول الثاني ، تصبح مدخلات التيار المستمر تحميل لتحويل مصدر طاقة التيار المستمر.

إطلاق الثايرستور:

لجعل الثايرستور موصلاً ، يجب إعطاء نبضة الزناد لبابته بالتزامن مع جهد الخط. يجب إضافة دائرة محرك بوابة منفصلة إلى جسور الثايرستور ذات المحول المزدوج يجب أن تكون دائرة محرك البوابة متزامنة بشكل متساوٍ مع جهد المصدر ، وأي تأخير يتسبب في عدم وجود ارتعاش متقاطع وتذبذب تردد صفري. لمنع هذه الدوائر يجب تضمينها مع حلقات قفل الطور والمقارنات.

تطبيقات المحول المزدوج أحادي الطور

• التحكم في السرعة والتحكم في الاتجاه في محركات التيار المستمر.

التحكم في السرعة والتحكم في قطبية محرك التيار المستمر باستخدام محول مزدوج أحادي الطور

يمكن استخدام محول مزدوج أحادي الطور في التحكم في سرعة واتجاه واجهة الدوران مع متحكم دقيق ، يتم وضع مجموعة من أربعة SCR على جانبي المحرك ويتم تحميل المحرك. يمكن تشغيل هذه الثايرستور من خلال مقارن بصري متصل بمنفذ متحكم دقيق.

يمكن تهيئة دوران المحرك باستخدام optocoupler عن طريق ضبط مجموعة من الثايرستور على الزناد الذي يتم وضعه في جانب واحد ويمكن تحقيق التغيير في اتجاه المحرك عن طريق تشغيل مجموعة أخرى من الثايرستور يمكن تحقيق التغيير في سرعة المحرك عن طريق تأخر زاوية إطلاق SCR.

اختيار الوضع واختيار السرعة هي مفاتيح ذات واجهة متحكم باستخدام هذه المفاتيح يمكن تحديد السرعة والدوران.

أحادي الطور - محول AC / AC ثلاثي الأرجل

إلكترونيات الطاقة هو تطبيق للإلكترونيات لتحويل الطاقة. فئة فرعية لتحويل الطاقة هي تحويل التيار المتردد إلى التيار المتردد. وحدة التحكم في جهد التيار المتردد إلى التيار المتردد هي محول يتحكم في الجهد والتيار ومتوسط ​​الطاقة التي يتم تسليمها إلى حمل التيار المتردد من مصدر التيار المتردد. هناك نوعان من أجهزة التحكم بجهد التيار المتردد ، وحدة تحكم التيار المتردد أحادية وثلاثية الطور.

محول التيار المتردد / التيار المتردد أحادي الطور هو محول يتحول من جهد دخل تيار متردد ثابت إلى جهد خرج متغير متغير بالتردد المطلوب. يتم استخدامها في الدوائر العملية مثل الدوائر الخافتة للضوء ، والتحكم في سرعة المحركات الحثية والتحكم في محرك الجر وما إلى ذلك. هناك العديد من التقنيات الموجودة في محولات التيار المتردد / التيار المتردد أحادية الطور وهي أحادية الطور - ساقان وثلاث أرجل وأربعة أرجل. تحتوي المحولات أحادية الطور - التي تحتوي على ساقين وأربعة أرجل على بعض العيوب - فهي تحتاج إلى عدد كبير من أجهزة الطاقة ، ودوائر تحكم كبيرة ، والمزيد من التبديل والخسائر يتم تقليلها إلى النصف فقط للتحكم في 50 ٪ من الناتج. لذلك ، للتغلب على هذه العيوب الموجودة في المحولات المستخدمة تقليديًا ، فإن الأسلوب الأفضل هو استخدام محول التيار المتردد / التيار المتردد أحادي الطور.

مرحلة واحدة - ثلاثة أرجل تتكون من 3 أرجل و 6 مفاتيح. الساق شائعة لكل من جانب الشبكة وجانب الحمل. تقوم الساق بعملية المقوم وتنفذ الشبكة عملية العاكس. وفي هذا نستخدم تعديل عرض النبض تقنيات (PWM) للتحكم في خرج المحول. يظهر محول أحادي الطور ثلاثي الأرجل الشكل أدناه:

خلال الدورة النصف الموجبة لمفاتيح جهد الإمداد ، Qg و Qa في المقوم ، نحصل على إخراج مُعدل عبر المكثف ول عملية العاكس بالإضافة إلى المفاتيح Qg و Qa '، تم أيضًا تشغيل التبديل Ql في ساق جانب التحميل ونحصل على خرج التيار المتردد عبر الحمل. أثناء تبديل نصف الدورة السلبي Qa و Qg في جانب الشبكة ، يتم إجراء إخراج مصحح ضمنيًا ولعملية الانعكاس بالإضافة إلى المفاتيح Qa و Qg ، يتم أيضًا تشغيل التبديل Ql ونحصل على خرج التيار المتردد عبر الحمل. باستخدام طريقة PWM ، يتم توفير جهد دخل ثابت للتيار المستمر للعاكس ويتم الحصول على جهد خرج تيار متردد متحكم فيه عن طريق ضبط فترات التشغيل والإيقاف لأجهزة العاكس. المفاتيح الموجودة في دائرة المحول للحصول على التشغيل الصحيح وأيضًا لتقليل التوافقيات. من خلال تغيير قيمة مؤشر التعديل ، يمكننا تغيير عرض النبضة وفقًا لراحتنا.

مزايا وتطبيقات 3 - محول الساق

• يتضاعف جهد خرج التيار المستمر عبر المكثف تقريبًا مقارنة بالمحول الرباعي الأرجل.
• يمكن تحسين تصنيف الطاقة والجهد الكهربائي للدائرة.
• يمكن الحصول على نفس الناتج مع تقليل الخسائر والمفاتيح. ومن ثم يمكن تحسين الكفاءة وعامل القدرة.
• يستخدم هذا المحول في دوائر إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) وفي قوة إلكترونية للحصول على أربع عمليات رباعية من محركات الأقراص.