वारंवारता कनवर्टरचे प्रकार

50/60 हर्ट्झच्या औद्योगिक वारंवारता असलेल्या मेन एसी व्होल्टेजला वेगळ्या वारंवारतेच्या एसी व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टर्स नावाची उपकरणे वापरली जातात. वारंवारता कनवर्टरची आउटपुट वारंवारता मोठ्या प्रमाणात बदलू शकते, विशेषत: 0.5 ते 400 Hz पर्यंत. स्टेटर आणि रोटर कोर बनविलेल्या सामग्रीच्या स्वरूपामुळे आधुनिक मोटर्ससाठी उच्च फ्रिक्वेन्सी अस्वीकार्य आहेत.

कोणत्याही प्रकारचा वारंवारता कनवर्टर दोन मुख्य भाग समाविष्ट आहेत: नियंत्रण आणि वीज पुरवठा. कंट्रोल पार्ट हा डिजिटल मायक्रोसर्किटचा एक सर्किट आहे जो पॉवर युनिटच्या स्विचेसचे नियंत्रण प्रदान करतो आणि ड्राईव्ह ड्राइव्ह आणि कन्व्हर्टर स्वतः नियंत्रित, निदान आणि संरक्षित करण्यासाठी देखील कार्य करतो.

पॉवर सप्लाय सेक्शनमध्ये थेट स्विच समाविष्ट आहेत - शक्तिशाली ट्रान्झिस्टर किंवा थायरिस्टर्स. या प्रकरणात, वारंवारता कन्व्हर्टर्स दोन प्रकारचे असतात: थेट प्रवाहाच्या हायलाइट केलेल्या विभागासह किंवा थेट संप्रेषणासह. डायरेक्ट-कपल्ड कन्व्हर्टर्सची कार्यक्षमता 98% पर्यंत असते आणि ते महत्त्वपूर्ण व्होल्टेज आणि प्रवाहांसह कार्य करू शकतात.सर्वसाधारणपणे, नमूद केलेल्या दोन प्रकारच्या फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरपैकी प्रत्येकाचे वैयक्तिक फायदे आणि तोटे आहेत आणि भिन्न अनुप्रयोगांसाठी एक किंवा दुसरा लागू करणे तर्कसंगत असू शकते.

थेट संवाद

डायरेक्ट गॅल्व्हॅनिक कनेक्शनसह फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर बाजारात प्रथम दिसले, त्यांचा पॉवर सेक्शन एक नियंत्रित थायरिस्टर रेक्टिफायर आहे, ज्यामध्ये लॉकिंग थायरिस्टर्सचे काही गट उघडले जातात आणि स्टेटर विंडिंग्स नेटवर्कशी जोडलेले असतात. याचा अर्थ असा की शेवटी स्टेटरला पुरवठा केलेला व्होल्टेज मेन साइन वेव्हच्या तुकड्यांसारखा आकारला जातो जो विंडिंगला मालिकेत दिला जातो.

आउटपुटवर साइनसॉइडल व्होल्टेज सॉटूथ व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित केले जाते. वारंवारता मुख्य पेक्षा कमी आहे - 0.5 ते सुमारे 40 Hz पर्यंत. अर्थात, या प्रकारच्या कनवर्टरची श्रेणी मर्यादित आहे. नॉन-लॉकिंग थायरिस्टर्सना अधिक जटिल नियंत्रण योजनांची आवश्यकता असते, ज्यामुळे या उपकरणांची किंमत वाढते.

आउटपुट साइन वेव्हचे भाग उच्च हार्मोनिक्स तयार करतात आणि हे अतिरिक्त नुकसान आणि शाफ्ट टॉर्क कमी करून मोटरचे ओव्हरहाटिंग आहे, याव्यतिरिक्त, नेटवर्कमध्ये कमकुवत अडथळा येत नाही. जर नुकसान भरपाई देणारी उपकरणे वापरली गेली, तर पुन्हा खर्च वाढतो, परिमाण आणि वजन वाढते आणि कनवर्टर कार्यक्षमता कमी होते.

डायरेक्ट गॅल्व्हनिक कपलिंगसह फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरच्या फायद्यांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

• महत्त्वपूर्ण व्होल्टेज आणि प्रवाहांसह सतत ऑपरेशनची शक्यता;
• आवेग ओव्हरलोड प्रतिकार;
• 98% पर्यंत कार्यक्षमता;
• 3 ते 10 kV आणि त्याहूनही उच्च व्होल्टेज सर्किट्समध्ये लागू.

या प्रकरणात, उच्च-व्होल्टेज वारंवारता कन्व्हर्टर्स, अर्थातच, कमी-व्होल्टेजपेक्षा अधिक महाग आहेत. पूर्वी, ते गरजेनुसार वापरले जात होते — म्हणजे थेट-जोडलेले थायरिस्टर कन्व्हर्टर.

डीसी कनेक्शन हायलाइटसह

आधुनिक ड्राईव्हसाठी, हायलाइट केलेल्या डीसी ब्लॉकसह फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्स फ्रिक्वेंसी रेग्युलेशनच्या उद्देशाने अधिक प्रमाणात वापरले जातात. येथे, रूपांतरण दोन चरणांमध्ये केले जाते. प्रथम, इनपुट मेन व्होल्टेज दुरुस्त केले जाते आणि फिल्टर केले जाते, गुळगुळीत केले जाते, नंतर इन्व्हर्टरला दिले जाते, जेथे ते आवश्यक वारंवारता आणि आवश्यक मोठेपणासह व्होल्टेजसह वैकल्पिक प्रवाहात रूपांतरित केले जाते.

अशा दुहेरी रूपांतरणाची कार्यक्षमता कमी होते आणि डिव्हाइसचे परिमाण थेट विद्युत कनेक्शन असलेल्या कन्व्हर्टर्सपेक्षा किंचित मोठे होतात. स्वायत्त प्रवाह आणि व्होल्टेज इन्व्हर्टरद्वारे येथे साइन वेव्ह तयार होते.

डीसी लिंक फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्समध्ये, लॅचिंग थायरिस्टर्स किंवा IGBT ट्रान्झिस्टर… लॉकिंग थायरिस्टर्सचा वापर प्रामुख्याने या प्रकारच्या प्रथम उत्पादित फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरमध्ये केला जात असे, त्यानंतर, बाजारात IGBT ट्रान्झिस्टर दिसल्यानंतर, हे या ट्रान्झिस्टरवर आधारित कन्व्हर्टर होते जे कमी-व्होल्टेज उपकरणांमध्ये वर्चस्व गाजवू लागले.

थायरिस्टर चालू करण्यासाठी, कंट्रोल इलेक्ट्रोडवर लागू केलेली एक लहान नाडी पुरेशी आहे आणि ती बंद करण्यासाठी, थायरिस्टरला रिव्हर्स व्होल्टेज लागू करणे किंवा स्विचिंग करंट शून्यावर रीसेट करणे आवश्यक आहे. एक विशेष नियंत्रण योजना आवश्यक आहे - जटिल आणि मितीय. द्विध्रुवीय IGBT ट्रान्झिस्टरमध्ये अधिक लवचिक नियंत्रण, कमी उर्जा वापर आणि जोरदार उच्च गती आहे.

या कारणास्तव, IGBT ट्रान्झिस्टरवर आधारित फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरने ड्राइव्ह नियंत्रण गतीची श्रेणी वाढवणे शक्य केले आहे: IGBT ट्रान्झिस्टरवर आधारित असिंक्रोनस वेक्टर कंट्रोल मोटर्स फीडबॅक सेन्सरची आवश्यकता न घेता कमी वेगाने सुरक्षितपणे ऑपरेट करू शकतात.

हाय-स्पीड ट्रान्झिस्टरसह मायक्रोप्रोसेसर आउटपुटमध्ये थायरिस्टर कन्व्हर्टरपेक्षा कमी उच्च हार्मोनिक्स तयार करतात. परिणामी, नुकसान कमी होते, विंडिंग आणि चुंबकीय सर्किट कमी जास्त गरम होते, कमी फ्रिक्वेन्सीवर रोटर पल्सेशन कमी होते. कॅपेसिटर बँकांमध्ये कमी नुकसान, ट्रान्सफॉर्मर्समध्ये - या घटकांचे सेवा जीवन वाढते. कामात कमी त्रुटी आहेत.

जर आपण थायरिस्टर कन्व्हर्टरची तुलना त्याच आउटपुट पॉवरसह ट्रान्झिस्टर कन्व्हर्टरशी केली, तर दुसऱ्याचे वजन कमी असेल, आकाराने लहान असेल आणि त्याचे ऑपरेशन अधिक विश्वासार्ह आणि एकसमान असेल. IGBT स्विचचे मॉड्यूलर डिझाइन अधिक कार्यक्षम उष्णता नष्ट करण्यास अनुमती देते आणि माउंटिंग पॉवर एलिमेंट्ससाठी कमी जागा आवश्यक आहे, याव्यतिरिक्त, मॉड्युलर स्विचेस स्विचिंग सर्जेसपासून अधिक चांगले संरक्षित आहेत, म्हणजेच नुकसान होण्याची शक्यता कमी आहे.

IGBTs वर आधारित फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर अधिक महाग आहेत कारण पॉवर मॉड्यूल हे उत्पादनासाठी जटिल इलेक्ट्रॉनिक घटक आहेत. तथापि, किंमत गुणवत्तेद्वारे न्याय्य आहे. त्याच वेळी, आकडेवारी दरवर्षी IGBT ट्रान्झिस्टरच्या किंमती कमी करण्याची प्रवृत्ती दर्शवते.

IGBT वारंवारता कनवर्टरच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत

आकृती फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरचे आकृती आणि प्रत्येक घटकांचे प्रवाह आणि व्होल्टेजचे आलेख दर्शविते. स्थिर मोठेपणा आणि वारंवारतेचे मुख्य व्होल्टेज रेक्टिफायरला दिले जाते, जे नियंत्रित किंवा अनियंत्रित केले जाऊ शकते. रेक्टिफायर नंतर एक कॅपेसिटर आहे - एक कॅपेसिटिव्ह फिल्टर. हे दोन घटक - एक रेक्टिफायर आणि कॅपेसिटर - एक DC युनिट बनवतात.

फिल्टरमधून, एक स्थिर व्होल्टेज आता स्वायत्त पल्स इन्व्हर्टरला पुरवले जाते ज्यामध्ये IGBT ट्रान्झिस्टर कार्य करतात. आकृती आधुनिक फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरसाठी एक विशिष्ट उपाय दर्शविते. डायरेक्ट व्होल्टेज समायोज्य वारंवारता आणि मोठेपणासह तीन-चरण नाडीमध्ये रूपांतरित केले जाते.

नियंत्रण प्रणाली प्रत्येक कीला वेळेवर सिग्नल देते आणि संबंधित कॉइल अनुक्रमे कायमस्वरूपी कनेक्शनवर स्विच केले जातात. या प्रकरणात, कॉइल्सला कनेक्शनशी जोडण्याचा कालावधी साइनमध्ये मोड्यूलेट केला जातो. तर, अर्ध-कालावधीच्या मध्यभागी, नाडीची रुंदी सर्वात मोठी आहे, आणि कडांवर - सर्वात लहान. इथे होत आहे पल्स रुंदी मॉड्यूलेशन व्होल्टेज मोटर स्टेटर विंडिंगवर. PWM ची वारंवारता सामान्यत: 15 kHz पर्यंत पोहोचते आणि कॉइल स्वतः एक प्रेरक फिल्टर म्हणून कार्य करतात, परिणामी त्यांच्याद्वारे प्रवाह जवळजवळ साइनसॉइडल असतात.

रेक्टिफायर इनपुटवर नियंत्रित असल्यास, रेक्टिफायर नियंत्रित करून मोठेपणा बदल केला जातो आणि इन्व्हर्टर केवळ वारंवारता रूपांतरणासाठी जबाबदार असतो. काहीवेळा वर्तमान लहरी ओलसर करण्यासाठी इन्व्हर्टरच्या आउटपुटवर अतिरिक्त फिल्टर स्थापित केला जातो (कमी-पॉवर कन्व्हर्टरमध्ये हे फार क्वचितच वापरले जाते).कोणत्याही प्रकारे, आउटपुट तीन-फेज व्होल्टेज आणि वापरकर्ता-परिभाषित मूलभूत पॅरामीटर्ससह AC प्रवाह आहे.