Convertor AC-AC - AC-to-AC converter
| Parte dintr- o serie pe |
| Energie electrică |
|---|
| Conversia puterii electrice |
| Infrastructura energiei electrice |
| Componente ale sistemelor de energie electrică |
Un convertor AC-AC în stare solidă convertește o formă de undă AC într-o altă formă de undă AC, unde tensiunea și frecvența de ieșire pot fi setate în mod arbitrar.
Categorii
Referindu-ne la figura 1, convertoarele AC-AC pot fi clasificate după cum urmează:
- Convertoare indirecte AC-AC (sau AC / DC-AC) (adică, cu redresor, legătură continuă și invertor), cum ar fi cele utilizate în unitățile de frecvență variabilă
- Cicloconvertoare
- Convertoare cu matrice hibridă
- Convertoare matriciale (MC)
- Controlere de tensiune AC
Convertoare de legături DC
Există două tipuri de convertoare cu link DC:
- Convertoare de invertor de sursă de tensiune (VSI) (Fig. 2): În convertoarele VSI, redresorul este format dintr-o punte diodă, iar legătura de curent continuu constă dintr-un condensator de șunt.
- Convertoare invertor de sursă de curent (CSI) (Fig. 3): În convertoarele CSI, redresorul constă dintr-o punte a dispozitivului de comutare cu fază controlată și legătura de curent continuu constă din 1 sau 2 inductoare din seria dintre unul sau ambele picioare ale conexiunii dintre redresor și invertor.
Orice operație de frânare dinamică necesară pentru motor poate fi realizată prin intermediul unui chopper de frânare și a unui șunt de rezistență conectat pe redresor. Alternativ, în secțiunea redresorului trebuie prevăzută o punte tiristor anti-paralelă pentru a alimenta energia înapoi în linia de curent alternativ. Astfel de redresoare pe bază de tiristor cu fază controlată au totuși o distorsiune a liniei de curent alternativ mai mare și un factor de putere mai mic la sarcină redusă decât redresoarele pe bază de diode.
Un convertor AC-AC cu curenți de intrare aproximativ sinusoidali și flux de putere bidirecțional poate fi realizat prin cuplarea unui redresor de modulare a lățimii pulsului (PWM) și a unui invertor PWM la legătura DC. Cantitatea de legătură DC este apoi impresionată de un element de stocare a energiei care este comun ambelor etape, care este un condensator C pentru legătura DC de tensiune sau un inductor L pentru legătura DC curentă. Redresorul PWM este controlat într-un mod în care se trage un curent de linie AC sinusoidală, care este în fază sau antifază (pentru feedback de energie) cu tensiunea de fază de linie AC corespunzătoare.
Datorită elementului de stocare a legăturii DC, există avantajul că ambele trepte ale convertorului sunt în mare măsură decuplate în scopuri de control. În plus, există o cantitate de intrare constantă, independentă de linia AC, pentru etapa invertorului PWM, ceea ce are ca rezultat o utilizare ridicată a capacității de putere a convertorului. Pe de altă parte, elementul de stocare a energiei DC-link are un volum fizic relativ mare și, atunci când sunt folosiți condensatori electrolitici, în cazul unei DC-link de tensiune, există o durată de viață redusă a sistemului.
Cicloconvertoare
Un cicloconvertor construiește o formă de undă de ieșire, cu frecvență variabilă, aproximativ sinusoidală, comutând segmente ale formei de undă de intrare la ieșire; nu există o legătură intermediară DC. În cazul elementelor de comutare, cum ar fi SCR-urile , frecvența de ieșire trebuie să fie mai mică decât intrarea. Cicloconvertitoarele foarte mari (de ordinul a 10 MW) sunt fabricate pentru acționarea compresoarelor și tunelelor eoliene sau pentru aplicații cu viteză variabilă, cum ar fi cuptoarele de ciment .
Convertoare matrice
Pentru a obține o densitate de putere și o fiabilitate mai ridicate, este logic să se ia în considerare convertizoarele Matrix care realizează o conversie trifazată AC-AC fără niciun element intermediar de stocare a energiei. Convertoarele convenționale cu matrice directă (Fig. 4) efectuează conversia de tensiune și curent într-o singură etapă.
Există opțiunea alternativă de conversie indirectă a energiei prin utilizarea convertizorului cu matrice indirectă (Fig. 5) sau a convertorului cu matrice spartă care a fost inventat de prof. Johann W. Kolar de la ETH Zurich. Ca și în cazul controlerelor VSI și CSI bazate pe legătură DC (Fig. 2 și Fig. 3), sunt prevăzute etape separate pentru conversia de tensiune și curent, dar legătura DC nu are element de stocare intermediar. În general, prin utilizarea convertoarelor matriciale, elementul de stocare din legătura DC este eliminat cu prețul unui număr mai mare de semiconductori. Convertorii matriciali sunt adesea văzuți ca un concept viitor pentru tehnologia variatoarelor de viteză, dar, în ciuda cercetărilor intensive de-a lungul deceniilor, până acum au obținut doar o penetrare industrială redusă. Cu toate acestea, citând disponibilitatea recentă a semiconductoarelor cu costuri reduse și performanțe, un producător mai mare de unități a promovat activ în ultimii ani convertoarele matrice.