CycloConverter القائم على الثايرستور وتطبيقاته

Cycloconverter هو محول تردد من مستوى إلى آخر ، يمكنه تغيير طاقة التيار المتردد من تردد إلى طاقة التيار المتردد بتردد آخر. هنا ، عملية تحويل التيار المتردد AC يتم مع تغيير التردد. ومن ثم يشار إليه أيضًا باسم مغير التردد. عادة ، يكون تردد الخرج أقل من تردد الإدخال. تنفيذ دائرة التحكم معقد بسبب العدد الهائل من SCRs. يتم استخدام وحدة التحكم الدقيقة أو DSP أو المعالج الدقيق في دوائر التحكم.

CycloConverter

يمكن لمحول سيكلو أن يحقق تحويل التردد في مرحلة واحدة ويضمن التحكم في الجهد والترددات. بالإضافة إلى الحاجة إلى استخدام تبديل الدوائر ليس ضروريًا لأنه يستخدم التخفيف الطبيعي. يحدث نقل الطاقة داخل Cycloconverter في اتجاهين.

هناك نوعان من Cycloconverters

تصعيد Cycloconverter:

تستخدم هذه الأنواع التبديل العادي وتعطي ناتجًا بترددات أعلى من تلك الخاصة بالإدخال.

تنحى Cycloconverter:

يستخدم هذا النوع تخفيفًا قسريًا وينتج عنه إخراج بتردد أقل من تردد الإدخال.

يتم تصنيف المحولات الحلقية كذلك إلى ثلاث فئات كما هو موضح أدناه.

مرحلة واحدة إلى مرحلة واحدة

يحتوي هذا المحول Cycloconverter على محولين موجيين متصلين من الخلف إلى الخلف. إذا كان أحد المحولات يعمل على الآخر ، فلن يمر أي تيار من خلاله.

ثلاث مراحل إلى مرحلة واحدة

يعمل Cycloconverter هذا في أربعة أجزاء (+ V ، + I) و (−V ، ،I) هي أوضاع التصحيح و (+ V ، ،I) و (V ، + I) هي أوضاع الانعكاس.

ثلاث مراحل إلى ثلاث مراحل

يتم استخدام Cycloconverter بشكل رئيسي في أنظمة آلات التيار المتردد التي تعمل على ثلاث مراحل الحث والآلات المتزامنة.

إدخال أحادي الطور لمحول حلقي أحادي الطور باستخدام الثايرستور

يحتوي المحول الدوار على أربعة ثايرستور مقسمة إلى قسمين البنوك الثايرستور ، أي بنك إيجابي وبنك سلبي لكل منهما. عندما يتدفق التيار الموجب في الحمل ، يتم التحكم في جهد الخرج عن طريق التحكم في الطور للمصفوفة الموجبة من الثايرستور بينما يتم إيقاف تشغيل الصفيف السالب Thyristors والعكس صحيح عندما يتدفق التيار السالب في الحمل.

التوضيح التشغيلي لمحول دوراني أحادي الطور

يوضح الشكل أدناه الأشكال الموجية المثالية للإخراج لتيار الحمل الجيبي وزوايا طور الحمل المختلفة. من المهم إبقاء مصفوفة Thyristor غير الموصلة مغلقة في جميع الأوقات ، وإلا ، يمكن أن تكون الدائرة الكهربائية قصيرة الدائرة عبر صفيفتي Thyristor ، مما يؤدي إلى تشويه شكل الموجة وفشل محتمل للجهاز من التيار القصير.

أشكال موجية الإخراج المثالية

تتمثل إحدى مشكلات التحكم الرئيسية في المحول الدوري في كيفية المبادلة بين البنوك في أقصر وقت ممكن لتجنب التشويه مع ضمان عدم إجراء البنكين في نفس الوقت.

من الإضافة الشائعة لدائرة الطاقة التي تزيل مطلب إبقاء بنك واحد خارج وضع محث مركزي يسمى محث تيار متداول بين مخرجات البنكين.

يمكن لكلا البنكين الآن العمل معًا دون تقصير في التيار الكهربائي. أيضًا ، يحافظ التيار المتداول في المحرِّض على تشغيل كلا البنكين طوال الوقت ، مما يؤدي إلى تحسين أشكال موجات الإخراج.

تصميم Cycloconverter باستخدام الثايرستور

تم تصميم هذا المشروع للتحكم في سرعة محرك تحريضي أحادي الطور في ثلاث خطوات باستخدام تقنية Cycloconverter بواسطة الثايرستور. تتمتع شركة A.C Motors بمزايا رائعة تتمثل في كونها غير مكلفة نسبيًا وموثوقة للغاية.

مخطط كتلة من CycloConverter القائم على الثايرستور

متطلبات مكونات الأجهزة

مصدر طاقة تيار مستمر 5 فولت ، متحكم (AT89S52 / AT89C51) ، Optoisolator (MOC3021) ، محرك تحريضي أحادي الطور ، أزرار ضغط ، SCR ، LM358 إيك المقاومات والمكثفات.

الكشف المتقاطع للجهد الصفري

الكشف عن تقاطع الجهد الصفري يعني شكل موجة جهد الإمداد الذي يمر عبر جهد صفري لكل 10 مللي ثانية من دورة 20 مللي ثانية. نحن نستخدم إشارة 50 هرتز تيار متردد ، إجمالي فترة الدورة الزمنية 20 مللي ثانية (T = 1 / F = 1/50 = 20 مللي ثانية) حيث ، لكل نصف دورة (أي 10 مللي ثانية) علينا الحصول على إشارات صفرية.

الكشف المتقاطع للجهد الصفري

يتم تحقيق ذلك عن طريق استخدام تيار مستمر نابض بعد مقوم الجسر قبل تصفيته. لهذا الغرض ، نحن نستخدم الصمام الثنائي D3 بين نابض DC و مكثف المرشح حتى نتمكن من الحصول على تيار مستمر نابض للاستخدام.

يُعطى التيار المستمر النابض إلى مقسم محتمل يبلغ 6.8 كيلو و 6.8 كلفن لتوصيل خرج يبلغ حوالي 5 فولت نابض من نابض بجهد 12 فولت والذي يتم توصيله بإدخال غير مقلوب لدبوس المقارنة 3. هنا ، يستخدم Op-amp كمقارن.

يتم إعطاء 5V DC إلى مقسم محتمل من 47 كيلو و 10 كيلو مما يعطي ناتجًا يبلغ حوالي 1.06 فولت ويتم توصيله بدبوس الإدخال المقلوب رقم 2. يتم استخدام مقاومة واحدة تبلغ 1 كيلو من طرف الإخراج 1 إلى طرف الإدخال 2 للتغذية المرتدة.

كما نعلم ، فإن مبدأ المقارنة هو أنه عندما يكون الطرف غير المقلوب أكبر من الطرف المقلوب ، يكون الناتج مرتفعًا (جهد الإمداد). وبالتالي ، تتم مقارنة التيار المستمر النابض على الطرف رقم 3 مع التيار المستمر 1.06 فولت عند الطرف رقم 2.

يتم تغذية o / p من هذا المقارنة إلى الطرف العكسي لمقارن آخر. يتم إعطاء الطرف غير العكسي لدبوس المقارنة رقم 5 جهدًا مرجعيًا ثابتًا ، أي 2.5 فولت مأخوذ من مقسم جهد مكون من مقاومات 10 كيلو و 10 كيلو.

وهكذا نحصل على ZVR (مرجع الجهد الصفري) مكتشف. ثم يتم استخدام ZVR هذا كنبضات إدخال إلى وحدة التحكم الدقيقة.

شكل موجة ZVS

إجراءات العمل من Cycloconverter

تظهر وصلات الدائرة في الرسم البياني أعلاه. يستخدم المشروع مرجع جهد صفري كما هو موضح أعلاه في رقم التعريف الشخصي. 13 من متحكم. ثمانية علم البصريات - عوازل يتم استخدام MOC3021 لقيادة U2 من 8 SCR إلى U9.

4 مقومات SCR (مقومات التحكم بالسيليكون) المستخدمة في الجسر الكامل في موازاة مع مجموعة أخرى من 4 SCR كما هو موضح في الرسم التخطيطي. يؤدي تشغيل النبضات التي تم إنشاؤها بواسطة MC وفقًا للبرنامج المكتوب إلى توفير شرط إدخال إلى المعزل البصري الذي يدفع SCR المعني.

تم عرض Opto U17 واحد فقط يقود SCR U2 أعلاه بينما جميع الآخرين متشابهون حسب مخطط الدائرة. يحصل SCR على إجراء لمدة 20 مللي ثانية من الجسر الأول و 20 مللي ثانية من الجسر الثاني للحصول على الإخراج عند نقطة رقم - 25 و 26 ، وهي الفترة الزمنية الإجمالية لدورة تيار متردد واحدة تبلغ 40 مللي ثانية وهي 25 هرتز.

وهكذا يتم تسليم F / 2 للحمل بينما يكون المفتاح 1 مغلقًا. وبالمثل ، بالنسبة لـ F / 3 ، يحدث التوصيل لمدة 30 مللي ثانية في الجسر الأول و 30 مللي ثانية من الجسر التالي ، بحيث تصل الفترة الزمنية الإجمالية لدورة واحدة إلى 60 مللي ثانية والتي بدورها في F / 3 أثناء تشغيل المفتاح -2.

يتوفر التردد الأساسي البالغ 50 هرتز عن طريق تشغيل زوج من الجسر الأول لمدة 10 مللي ثانية ولأول 10 مللي ثانية من الجسر التالي بينما يتم الاحتفاظ بالمفتاحين في حالة 'إيقاف التشغيل'. التيار العكسي المتدفق في بوابات SCR هو مخرج Opto - المعزل.

تطبيقات Cycloconverter

تشمل التطبيقات التحكم في سرعة آلات التيار المتردد مثل أنها تستخدم بشكل أساسي في الجر الكهربائي ، ومحركات التيار المتردد ذات السرعة المتغيرة والتدفئة التعريفي.

• محركات متزامنة
• محركات مطحنة
• دفعات السفن
• مطاحن

آمل أن تكون قد فهمت بوضوح موضوع Cycloconverter ، هو محول تردد من مستوى إلى آخر ، يمكنه تغيير طاقة التيار المتردد من تردد إلى طاقة التيار المتردد بتردد آخر. إذا كانت هناك أي استفسارات أخرى حول هذا الموضوع أو حول المشاريع الكهربائية والإلكترونية ، فاترك قسم التعليقات أدناه.