Termen växelriktare introducerades förmodligen av David Prince 1925 och publicerade en artikel ”The inverter” (växelriktare på engelska). Det finns alla viktiga element i denna artikel som krävs för en modern växelriktare. Den här artikeln är en av de tidigaste publikationerna där termen ”växelriktare” används i öppen litteratur. Denna tidiga publicerade artikel förklarar hur ”författaren tog likriktarkretsen och inverterade den, kopplade in likström i ena änden och drog ut växelström i den andra”.
Vad är en växelriktare?
Växelriktare är enheten som omvandlar DC till AC är känd som växelriktare. De flesta kommersiella, industriella och bostäder kräver växelströmskällor (AC). Ett av huvudproblemen med AC-källor är att de inte kan lagras i batterier där lagring är viktig för reservkraft.
Detta fel kan övervinnas med likströmskällor. Växelström omvandlas till likström (DC) för lagringsändamål. DC-källornas polaritet förändras inte med tiden som AC-källor, så DC kan lagras i batterier och ultrakondensatorer. Närhelst AC krävs för att driva AC-apparater, omvandlas DC tillbaka till AC för att driva AC-apparater. Du kan hänvisa till det tidigare inlägget om AC- och DC-strömmar och spänning för att veta de grundläggande skillnaderna mellan dem.
Olika typer av växelriktare
Växelriktare klassificeras i många olika kategorier baserat på den applicerade ingångskällan, anslutningsmässigt, utgångsspänningsmässigt etc. I den här artikeln kommer vi att se några av kategorierna.
Input Source Wise Classification
Växelriktaren kan definieras som enheten som omvandlar DC-ingångsmatning till AC-utgång där ingången kan vara en spänningskälla eller strömkälla. Växelriktare klassificeras huvudsakligen i två huvudkategorier.
Volt växelriktare (VSI)
Växelriktaren är känd som spänningskälla omriktare när ingången till växelriktaren är en konstant DC-spänningskälla. Ingången till spänningskällans växelriktare har en styv likspänningskälla. Stel DC-spänningskälla betyder att impedansen för DC-spänningskällan är noll. I praktiken har DC-källor en försumbar impedans. VSI antas vara försedd med idealiska spänningskällor (källor med mycket låg impedans). AC-utgångsspänningen bestäms helt av tillstånden för omkopplingsanordningar i växelriktaren och den applicerade DC-källan.
Likströmsväxelriktare (CSI)
Växelriktaren är känd som strömkällans inverterare när växelriktarens ingång är en konstant likströmskälla. Styv ström tillförs CSI (current source inverter) från DC-källan där DC-källan har hög impedans.
Vanligtvis används en stor induktor eller en sluten slinga-kontrollerad ström för att ge hård ström. Den resulterande strömvågen är styv som inte påverkas av belastningen. AC-utgångsströmmen bestäms helt av tillstånden för omkopplingsanordningar i växelriktaren och den DC-tillförda källan.
Utspänningen och strömvågformen för växelriktarkretsen, vo respektive io, antas vara AC-storheter. Dessa anges normalt i termer av RMS-värden medan avvikelsen för dessa vågformer från deras fundamentala och sinusformade komponenter representeras i termer av THD-faktorer. THD visar den totala harmoniska distorsionen.
Utgångsfas klassificering
Beroende på utspänningen och strömfaserna är växelriktare indelade i två huvudkategorier. Enfas växelriktare och trefas växelriktare.
Enfas växelriktare
En enfas växelriktare omvandlar DC-ingången till enfasutgång. Utspänningen/strömmen från enfas växelriktare har exakt en fas som har en nominell frekvens på 50HZ eller 60Hz en nominell spänning. Den nominella spänningen definieras som den spänningsnivå vid vilken det elektriska systemet fungerar. Det finns olika nominella spänningar, dvs 120V, 220V, 440V, 690V, 3,3KV, 6,6KV, 11kV, 33kV, 66kV, 132kV, 220kV, 400kV och 765kV.
Låga nominella spänningar kan uppnås direkt med växelriktare som använder en intern transformator eller buck-boost-kretsar medan för höga nominella spänningar används externa step-up transformatorer.
Enfas växelriktare används för låga belastningar. Det finns fler förluster i enfas liksom effektiviteten för enfas är låg med avseende på trefas växelriktare. Därför är 3-fas växelriktare att föredra för höga belastningar.
Trefas växelriktare
Trefas växelriktare omvandlar DC till trefaseffekt. Trefaseffekt ger tre växelströmmar som är likformigt separerade i fasvinkel. Amplituder och frekvenser för alla tre vågorna som genereras vid utgången är desamma med små variationer på grund av belastning medan varje våg har en 120o fasförskjutning från varandra.
I grund och botten är en enkel 3-fas växelriktare 3 enfas växelriktare, där faserna för varje växelriktare är 120 grader från varandra och varje enfas växelriktare är ansluten till en av de tre lastterminalerna.
Det finns olika topologier för att konstruera en 3-fas spänningsomvandlarkrets. I fallet med bryggväxelriktare, som arbetar med 120-gradersläge, drivs omkopplarna på trefasväxelriktare så att varje omkopplare arbetar T/6 av den totala tiden, vilket skapar en utgående vågform som har 6 steg. Det finns ett nollspänningssteg mellan negativa och positiva spänningsnivåer för fyrkantvågformen.
Växelriktareffekten kan ökas ytterligare. För att konstruera växelriktare med hög märkeffekt, är 2 växelriktare (trefas växelriktare) seriekopplade för hög spänning. För hög strömstyrka kan 2 sex-stegs tre växelriktare anslutas.
Metoder för kommutering klok klassificering
Kiselstyrda likriktare är huvudsakligen indelade i två huvudtyper enligt kommuteringsteknik. Linjekommuterade och kraftkommuterade växelriktare används vanligtvis medan andra kommuterade växelriktare, dvs. extra kommuterade växelriktare och komplementär kommuterade växelriktare inte används vanligtvis. De två huvudtyperna diskuteras kort här.
Linje kommuterad
I dessa typer av växelriktare är växelströmskretsarnas nätspänning tillgänglig över enheten; Enheten stängs av när strömmen i SCR upplever noll egenskaper. Denna kommuteringsprocess är känd som linjekommutering medan växelriktare som arbetar enligt denna princip är kända som linjekommuterade växelriktare.
Kraft kommuterad
Utbudet upplever inte nollpoäng vid denna typ av kommutering. Det är därför som någon extern källa behövs för att kommutera enheten. Denna kommuteringsprocess är känd som kraftkommutering medan växelriktare baserade på denna process är kända som Force-kommuterade växelriktare.
Parallella växelriktare
Den parallella växelriktaren består av två tyristorer (T1 & T2), en kondensator, centrumuttagstransformator och en induktor. Tyristorer används för att tillhandahålla en väg till strömflödet medan induktor L används för att göra strömkällan konstant. Dessa tyristorer slås PÅ och AV, styrda av kommuteringskondensatorer kopplade mellan dem.
Den komplementära kommuteringsmetoden används för att slå PÅ och stänga AV kondensatorer. En komplementär kommutering innebär att när T1 är PÅ, appliceras avfyrningsängeln på T2, då kommer kondensatorn att stänga AV T1. Det exakta fallet är när T2 är PÅ och avfyrningsängeln appliceras på T1, då på grund av kondensatorspänningen kommer T2 att stängas AV. Utström och spänning är Io respektive Vo.
Det är känt som parallella växelriktare eftersom kondensator C kommer parallellt med belastningen via transformatorn i arbetstillstånd. Parallella växelriktare är också känd som centrumuttagstransformatorinverterare eftersom den har en centrumuttagstransformator mellan last- och drivkretsar. Syftet med transformatorn är att ändra DC till AC med den erforderliga spänningen.
