Циклоконвертер - Cycloconverter

Для вращающейся электрической машины см. Поворотный преобразователь
Топология режима блокировки циклоконвертера[1]

А циклоконвертер (CCV) или циклоинвертор преобразует постоянное напряжение, постоянную частоту AC форма волны к другому сигналу переменного тока более низкого частота путем синтеза формы выходного сигнала из сегментов источника переменного тока без промежуточного звена постоянного тока (Дорф 1993, pp. 2241–2243 и Спускаемый аппарат 1993, п. 181). Существует два основных типа CCV: тип с циркулирующим током или тип с блокирующим режимом, при этом большинство коммерческих высокомощных продуктов относятся к типу с блокирующим режимом.[2]

Характеристики

В то время как с фазовым регулированием SCR коммутационные устройства могут использоваться во всем диапазоне CCV, низкая стоимость, маломощность ТРИАК CCV по своей природе зарезервированы для приложений с резистивной нагрузкой. Амплитуда и частота выходного напряжения преобразователя являются переменными. Соотношение выходной и входной частоты трехфазного CCV должно быть менее одной трети для CCV в режиме циркуляции или половины для CCV в режиме блокировки.Спускаемый аппарат 1993, п. 188)[3] Качество выходного сигнала улучшается по мере того, как количество импульсов мостов коммутационных аппаратов в сдвинутой по фазе конфигурации увеличивается на входе ККТ. Как правило, CCV могут быть с конфигурациями 1-фазный / 1-фазный, 3-фазный / 1-фазный и 3-фазный / 3-фазный вход / выход, однако большинство приложений являются 3-фазными / 3-фазными.[1]

Приложения

Конкурентоспособный диапазон номинальной мощности стандартизированных CCV варьируется от нескольких мегаватт до многих десятков мегаватт. CCV используются для вождения шахтные подъемники, главные двигатели прокатных станов,[4] шаровые мельницы для переработки руды, цементные печи, двигательная установка корабля системы,[5] асинхронные двигатели с фазным ротором и рекуперацией энергии скольжения (например, приводы Шербиуса) и выработка электроэнергии в самолетах с частотой 400 Гц.[6] Частотно-регулируемый выход циклоконвертера может быть сведен к нулю. Это означает, что очень большие двигатели могут запускаться при полной нагрузке при очень медленных оборотах и ​​постепенно увеличиваться до полной скорости. Это бесценно, например, с шаровые мельницы, что позволяет запускать мельницу с полной загрузкой, а не запускать мельницу с пустой бочкой, а затем постепенно загружать ее на полную мощность. При полностью загруженном «жестком запуске» такого оборудования, по сути, будет подаваться полная мощность на остановившийся двигатель. Регулируемая скорость и реверсирование необходимы для таких процессов, как сталеплавильные заводы горячей прокатки. Раньше использовались двигатели постоянного тока с SCR-управлением, которые требовали регулярного обслуживания щеток / коммутаторов и обеспечивали более низкий КПД. Синхронные двигатели с приводом от циклоконвертера требуют меньше обслуживания и обеспечивают большую надежность и эффективность. Однофазные мостовые CCV также широко используются в электрическая тяга приложения, например, для производства электроэнергии 25 Гц в США и 16 мощности 2/3 Гц в Европе.[7][8]

В то время как преобразователи с фазовым управлением, в том числе CCV, постепенно заменяются более быстрыми ШИМ Самоуправляемые преобразователи на базе IGBT, GTO, IGCT и других коммутационных устройств, эти старые классические преобразователи все еще используются в более высоком диапазоне номинальной мощности этих приложений.[3]

Гармоники

Работа CCV создает ток и напряжение гармоники на входе и выходе CCV. Гармоники сети переменного тока создаются на входе CCV в соответствии с уравнением,

  • жчас = ж1 (kq±1) ± 6пжо,[9]

где

  • жчас = частота гармоник на линии переменного тока
  • k и п = целые числа
  • q = количество импульсов (6, 12...)
  • жо = выходная частота CCV
  • Первый член уравнения представляет собой количество импульсов гармонические составляющие преобразователя, начиная с шестиимпульсной конфигурации
  • Второй член уравнения обозначает характеристические частоты боковой полосы преобразователя, включая соответствующие интергармоники и субгармоники.

Рекомендации

Встроенные ссылки
  1. ^ а б Бозе, Бимал К. (2006). Силовая электроника и моторные приводы: достижения и тенденции. Амстердам: Академ. п. 126. ISBN  978-0-12-088405-6.
  2. ^ Клуг, Дитер-Рольф; Клаассен, Норберт (2005). «Приводы среднего напряжения большой мощности - инновации, портфолио, тенденции». Европейская конференция по силовой электронике и приложениям. п. 5. Дои:10.1109 / EPE.2005.219669.
  3. ^ а б Бозе (2006), стр. 153
  4. ^ Вацманн, Маркус Ватцманн; Расковец, Штеффен (сентябрь – октябрь 1996 г.). «Китайский прокатный стан для производства алюминиевой полосы особо высокого качества» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 27 марта 2014 г.. Получено 5 августа, 2011. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  5. ^ Пакасте, Ристо; и другие. (Февраль 1999 г.). «Опыт работы с двигательными установками Azipod на борту морских судов» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 19 марта 2012 г.. Получено 28 апреля 2012. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  6. ^ Бозе (2006), стр. 119
  7. ^ Heydt, G.T .; Чу, Р.Ф. (Апрель 2005 г.). «Влияние стратегии управления циклоконвертером на качество электроэнергии». IEEE Transactions по доставке энергии. 20 (2): 1711–1718. Дои:10.1109 / tpwrd.2004.834350.
  8. ^ ACS 6000c. «Применение циклоконвертера для высокопроизводительного управления скоростью и крутящим моментом синхронных двигателей мощностью от 1 до 27 МВт» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 19 июля 2011 г.. Получено 29 апреля 2012.
  9. ^ IEEE Std 519 (1992). «Рекомендуемые практики и требования IEEE для контроля гармоник в электроэнергетических системах». IEEE: 25. Дои:10.1109 / IEEESTD.1993.114370. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
Общие ссылки
  • Дорф, Ричард К., изд. (1993), Справочник по электротехнике, Бока-Ратон: CRC Press, ISBN  0-8493-0185-8
  • Лендер, Сирил В (1993), Силовая электроника (3-е изд.), Лондон: McGraw-Hill, ISBN  0-07-707714-8