- Apat na Quadrant Operation sa Dual Converter
- Prinsipyo
- Praktikal na Dual Converter
- 1) Ang Dalawang Operasyon ng Converter nang walang Pag-ikot ng Kasalukuyang
- 2) Pag-andar ng Dual Converter na may Kasalukuyang Pag-ikot
- 1) Single-Phase Dual Converter
- 2) Three-Phase Dual Converter
Sa nakaraang tutorial nakita namin kung paano ang isang dalawahang Power Supply Circuit ay dinisenyo, ngayon natutunan natin ang tungkol sa Dual Converter, na maaaring i-convert ang AC sa DC at DC sa AC sa parehong oras. Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan na Dual Converter ay may dalawang converter, ang isang converter ay gumagana ng isang rectifier (Binago ang AC sa DC) at iba pang converter ay gumagana bilang isang inverter (binago ang DC sa AC). Ang parehong mga converter ay konektado pabalik sa likod na may isang karaniwang pag-load tulad ng ipinakita sa larawan sa itaas. Upang matuto nang higit pa tungkol sa Rectifier at Inverter, sundin ang mga link.
Bakit ginagamit namin ang dual converter? Kung ang isang converter lamang ang maaaring magbigay ng pagkarga, kung gayon bakit gumagamit kami ng dalawang mga converter? Ang mga katanungang ito ay maaaring lumitaw at makukuha mo ang sagot sa artikulong ito.
Narito mayroon kaming dalawang mga converter na nakakonekta pabalik. Dahil sa ganitong uri ng koneksyon, ang aparato na ito ay maaaring idisenyo para sa pagpapatakbo ng apat na kuwadrante. Nangangahulugan ito na ang parehong boltahe ng pag-load at kasalukuyang pag-load ay nababaligtad. Paano posible ang pagpapatakbo ng apat na kuwadrante sa dalawahang converter? Na makikita pa natin sa artikulong ito.
Pangkalahatan, ginagamit ang mga dalawahang converter para sa nababaligtad na DC drive o variable speed DC drive. Ginagamit ito para sa mga application na may mataas na kapangyarihan.
Apat na Quadrant Operation sa Dual Converter
Unang kuwadrante: boltahe at kasalukuyang parehong positibo.
Pangalawang kuwadrante: ang boltahe ay positibo at ang kasalukuyang negatibo.
Pangatlong kuwadrante: boltahe at kasalukuyang parehong negatibo.
Pang-apat na kuwadrante: ang boltahe ay negatibo at ang kasalukuyang positibo.
Sa labas ng dalawang mga converter na ito, ang unang converter ay gumagana sa dalawang quadrants depende sa halaga ng pagpaputok ng anggulo α. Ang converter na ito ay gumagana bilang isang rectifier kapag ang halaga ng α ay mas mababa sa 90˚. Sa operasyong ito, gumagawa ang converter ng positibong average boltahe ng pag-load at kasalukuyang pag-load, at nagpapatakbo sa unang quadrant.
Kapag ang halaga ng α ay higit sa 90˚, gumagana ang converter na ito bilang isang inverter. Sa operasyong ito, ang converter ay gumagawa ng negatibong average na boltahe ng output at ang direksyon ng kasalukuyang ay hindi nabago. Iyon ang dahilan kung bakit mananatiling positibo ang kasalukuyang pag-load. Sa unang operasyon ng quadrant, ang paglipat ng enerhiya mula sa pinagmulan patungo sa pag-load at sa ika - apat na quadrant na operasyon, ang paglipat ng enerhiya mula sa pagkarga patungo sa pinagmulan.
Katulad nito, ang pangalawang converter ay nagpapatakbo bilang isang rectifier kapag ang pagpapaputok ng anggulo α ay mas mababa sa 90˚ at ito ay nagpapatakbo bilang isang inverter kapag ang pagpapaputok anggulo α ay mas malaki kaysa sa 90˚. Kapag ang converter na ito ay nagpapatakbo bilang isang tagatuwid, ang average na output boltahe at kasalukuyang pareho ay negatibo. Kaya, nagpapatakbo ito sa pangatlong kuwadrante at ang daloy ng kuryente ay mula sa pagkarga patungo sa mapagkukunan. Dito, umiikot ang motor sa pabalik na direksyon. Kapag ang converter na ito ay nagpapatakbo bilang isang inverter, ang average na boltahe ng output ay positibo at ang kasalukuyang negatibo. Kaya, nagpapatakbo ito sa pangalawang kuwadrante at ang daloy ng kuryente ay mula sa pagkarga patungo sa mapagkukunan.
Kapag ang daloy ng kuryente ay mula sa pag-load patungo sa pinagmulan, ang motor ay kumikilos tulad ng isang generator at ginagawang posible ang pagbabagong-buhay na pagbabagong-buhay.
Prinsipyo
Upang maunawaan ang prinsipyo ng dalawahang converter, ipinapalagay namin na ang parehong mga converter ay perpekto. Nangangahulugan ito na gumawa sila ng purong DC output boltahe, walang ripple sa mga output terminal. Ang pinasimple na katumbas na diagram ng dalawahang converter ay tulad ng ipinakita sa figure sa ibaba.
Sa diagram ng circuit sa itaas, ang converter ay ipinapalagay bilang isang nakokontrol na mapagkukunan ng DC boltahe at nakakonekta ito sa serye ng diode. Ang anggulo ng pagpapaputok ng mga converter ay kinokontrol ng isang control circuit. Kaya, ang DC voltages ng parehong mga converter ay pantay sa lakas at kabaligtaran sa polarity. Ginagawang posible upang magmaneho ng kasalukuyang nasa pabalik na direksyon sa pamamagitan ng pagkarga.
Ang converter na tumatakbo bilang isang rectifier ay tinatawag na isang positibong converter ng pangkat at ang iba pang converter na nagtatrabaho bilang isang inverter ay tinatawag na isang negatibong grupo ng converter.
Ang average na boltahe ng output ay isang pagpapaandar ng anggulo ng pagpapaputok. Para sa single-phase inverter at three-phase inverter, ang average na output voltage ay nasa anyo ng mga equation sa ibaba.
E DC1 = E max Cos⍺ 1 E DC2 = E max Cos⍺ 2
Kung saan ang α 1 at α 2 ay ang anggulo ng pagpapaputok ng converter-1 at converter-2 ayon sa pagkakabanggit.
Para sa, single-phase dual converter, E max = 2E m / π
Para sa, three-phase dual converter, E max = 3√3E m / π
Para sa, perpektong converter, E DC = E DC1 = -E DC2 E max Cos⍺ 1 = -E max Cos⍺ 2 Cos⍺ 1 = -Cos⍺ 2 Cos⍺ 1 = Cos (180⁰ - ⍺ 2) ⍺ 1 = 180⁰ - ⍺ 2 ⍺ 1 + ⍺ 2 = 180⁰
Tulad ng tinalakay sa itaas, ang average na output voltage ay isang pagpapaandar ng anggulo ng pagpapaputok. Nangangahulugan ito para sa nais na boltahe ng output na kailangan namin upang makontrol ang anggulo ng pagpapaputok. Maaaring magamit ang isang circuit ng control ng anggulo ng pagpapaputok, na kapag ang signal ng control E c ay nagbabago, ang anggulo ng pagpapaputok α 1 at α 2 ay magbabago sa paraang masiyahan ito sa ibaba ng graph.
Praktikal na Dual Converter
Praktikal na hindi namin maaaring ipalagay ang parehong mga converter bilang isang perpektong converter. Kung ang anggulo ng pagpapaputok ng mga converter ay nakatakda sa isang paraan na ⍺ 1 + ⍺ 2 = 180⁰. Sa kondisyong ito, ang average na boltahe ng output ng parehong mga converter ay pareho sa mmagnitude ngunit kabaligtaran sa polarity. Ngunit dahil sa boltahe ng ripple, hindi namin eksaktong makuha ang parehong boltahe. Kaya, may mga instant na pagkakaiba-iba ng boltahe sa mga terminal ng DC ng dalawang mga converter na gumagawa ng napakalaking c irculating kasalukuyang sa pagitan ng mga converter at na dumadaloy sa pamamagitan ng pagkarga.
Samakatuwid, sa praktikal na dalawahang converter, kinakailangan upang makontrol ang kasalukuyang nagpapalipat-lipat. Mayroong dalawang Mga Mode upang makontrol ang kasalukuyang nagpapalipat-lipat.
1) Ang pagpapatakbo nang hindi kasalukuyang nagpapalipat-lipat
2) Pagpapatakbo na may kasalukuyang nagpapalipat-lipat
1) Ang Dalawang Operasyon ng Converter nang walang Pag-ikot ng Kasalukuyang
Sa ganitong uri ng dual converter, isang converter lamang ang nasa conduction at isa pang converter ang pansamantalang naharang. Kaya, sa isang pagkakataon nagpapatakbo ang isang converter at ang reaktor ay hindi kinakailangan sa pagitan ng mga converter. Sa isang partikular na instant, sabihin nating ang converter-1 ay kumikilos bilang isang rectifier at pagbibigay ng kasalukuyang pag-load. Sa instant na ito, ang converter-2 ay naharang sa pamamagitan ng pag-alis ng anggulo ng pagpapaputok. Para sa operasyon ng pagbabaligtad, ang converter-1 ay naharang at ang converter-2 ay nagbibigay ng kasalukuyang pag-load.
Ang mga pulso sa converter-2 ay inilalapat pagkatapos ng isang oras ng pagkaantala. Ang oras ng pagkaantala ay tungkol sa 10 hanggang 20 msec. Bakit naglalapat kami ng oras ng pagkaantala sa pagitan ng pagbabago ng operasyon? Tinitiyak nito ang maaasahang pagpapatakbo ng mga thyristor. Kung ang converter-2 gatilyo bago ang converter-1 ay ganap na naka-off, ang isang malaking halaga ng kasalukuyang nagpapalipat-lipat ay dumadaloy sa pagitan ng mga converter.
Maraming mga scheme ng kontrol upang makabuo ng isang anggulo ng pagpapaputok para sa nagpapalipat-lipat ng kasalukuyang libreng operasyon ng dalawahang converter. Ang mga control scheme na ito ay dinisenyo upang mapatakbo ang napaka sopistikadong mga control system. Dito, sa isang panahon isang converter lamang ang nasa pagpapadaloy. Samakatuwid, posible na gumamit lamang ng isang unit ng anggulo ng pagpapaputok. Ang ilang pangunahing mga iskema ay nakalista sa ibaba.
A) Pagpili ng converter sa pamamagitan ng control signal polarity
B) Pagpipili ng converter sa pamamagitan ng pag-load ng kasalukuyang polarity
C) Pagpili ng converter sa pamamagitan ng parehong control boltahe at kasalukuyang pag-load
2) Pag-andar ng Dual Converter na may Kasalukuyang Pag-ikot
Sa walang paikot na kasalukuyang converter, nangangailangan ito ng napaka sopistikadong control system at ang kasalukuyang pag-load ay hindi tuloy-tuloy. Upang mapagtagumpayan ang mga paghihirap na ito, mayroong isang dalawahang converter na maaaring gumana sa kasalukuyang nagpapalipat-lipat. Ang isang kasalukuyang naglilimita reaktor ay konektado sa pagitan ng mga DC terminal ng parehong mga converter. Ang anggulo ng pagpapaputok ng parehong mga converter ay nakatakda sa isang paraan na ang pinakamaliit na halaga ng nagpapalipat-lipat na kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng reactor. Tulad ng tinalakay sa perpektong inverter, ang nagpapalipat-lipat na kasalukuyang ay zero kung ⍺ 1 + ⍺ 2 = 180⁰.
Sabihin nating ang anggulo ng pagpapaputok ng converter-1 ay 60˚ pagkatapos ang anggulo ng pagpapaputok-2 ay dapat na mapanatili sa 120˚. Sa operasyong ito, ang converter-1 ay gagana bilang isang rectifier at ang converter-2 ay gagana bilang isang inverter. Kaya, sa ganitong uri ng operasyon, sa isang oras ang parehong mga converter ay nasa estado ng pagsasagawa. Kung ang kasalukuyang karga ay nababaligtad, ang converter na kung saan ay pinapatakbo bilang isang tagatuwid ay tumatakbo ngayon bilang isang inverter, habang ang converter na pinapatakbo bilang isang inverter ay tumatakbo ngayon bilang isang tagatama. Sa ganitong pamamaraan, ang parehong mga converter ay nagsasagawa nang sabay. Kaya, nangangailangan ito ng dalawang yunit ng generator ng anggulo ng pagpapaputok.
Ang bentahe ng scheme na ito ay makakakuha tayo ng maayos na pagpapatakbo ng converter sa oras ng pagbabaligtad. Ang tugon sa oras ng pamamaraan ay napakabilis. Ang normal na panahon ng pagkaantala ay 10 hanggang 20 msec sa kaso ng pag-ikot ng kasalukuyang libreng operasyon ay natanggal.
Ang kawalan ng scheme na ito ay, ang laki at gastos ng reactor na mataas. Dahil sa kasalukuyang pag-ikot, ang lakas ng kadahilanan at kahusayan ay mababa. Upang hawakan ang kasalukuyang nagpapalipat-lipat, kinakailangan ang mga thyristor na may mataas na kasalukuyang rating.
Ayon sa uri ng pag-load, ginagamit ang solong phase at three-phase dual converter.
1) Single-Phase Dual Converter
Ang circuit diagram ng dalawahang converter ay ipinapakita sa figure sa ibaba. Ang isang hiwalay na nasasabik na DC motor ay ginagamit bilang isang pagkarga. Ang mga DC terminal ng parehong mga converter ay konektado sa mga terminal ng paikot-ikot na armature. Dito, ang dalawang solong-phase na buong converter ay konektado pabalik sa likod. Ang parehong mga converter ay nagbibigay ng isang karaniwang pag-load.
Ang anggulo ng pagpapaputok ng converter-1 ay α 1 at α 1 ay mas mababa sa 90˚. Samakatuwid, ang converter-1 ay kumikilos bilang isang rectifier. Para sa positibong kalahating ikot (0 <t <π), ang thyristor S1 at S2 ay magsasagawa at para sa isang negatibong kalahating siklo (π <t <2π), ang thyristor S3 at S4 ay magsasagawa. Sa operasyon na ito, ang output voltage at kasalukuyang pareho ay positibo. Kaya, ang operasyon na ito ay kilala bilang pagpapatakbo ng motoring sa unahan at ang converter ay gumagana sa unang quadrant.
Ang anggulo ng pagpapaputok ng converter-2 ay 180 - α 1 = α 2 at α 2 ay mas malaki kaysa sa 90˚. Kaya, ang converter-2 ay kumilos bilang isang inverter. Sa operasyon na ito, ang kasalukuyang karga ay nananatili sa parehong direksyon. Ang polarity ng output voltage ay negatibo. Samakatuwid, ang converter ay gumagana sa ika-apat na quadrant. Ang operasyon na ito ay kilala bilang regenerative braking.
Para sa paikot na pag-ikot ng DC motor, ang converter-2 ay nagsisilbing rectifier at converter-1 na kilos bilang isang inverter. Ang anggulo ng pagpapaputok ng converter-2 α 2 ay mas mababa sa 90˚. Ang alternatibong mapagkukunan ng boltahe ay nagbibigay ng pagkarga. Sa operasyon na ito, ang kasalukuyang karga ay negatibo at ang average na boltahe ng output ay negatibo din. Samakatuwid, ang converter-2 ay gumagana sa ikatlong kuwadrante. Ang operasyon na ito ay kilala bilang reverse motoring.
Sa reverse operasyon, ang anggulo ng pagpapaputok ng converter-1 ay mas mababa sa 90˚ at ang anggulo ng pagpapaputok ng converter-2 ay mas malaki sa 90˚. Kaya, sa operasyong ito, ang kasalukuyang karga ay negatibo ngunit ang average na boltahe ng output ay positibo. Kaya, gumagana ang converter-2 sa pangalawang kuwadrante. Ang operasyon na ito ay kilala bilang reverse regenerative braking.
Ang waveform ng single-phase dual converter ay tulad ng ipinakita sa figure sa ibaba.
2) Three-Phase Dual Converter
Ang circuit diagram ng three-phase dual converter ay tulad ng ipinakita sa figure sa ibaba. Dito, ang dalawang mga three-phase converter ay nakakonekta pabalik sa likod. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ay pareho sa isang solong-phase dual converter.
Kaya't ganito ang disenyo ng Dual Converter at tulad ng nasabi na sa pangkalahatan ay ginagamit sila upang makabuo ng mga nababaluktot na DC drive o variable speed DC drive sa mga application na may mataas na kapangyarihan.