Trefaset inverterkrets

Vi vet alle om inverter - det er en enhet som konverterer DC til AC. Og vi har tidligere lært om forskjellige typer omformere og bygget en enfaset 12v til 220v inverter. En 3-fase inverter konverterer DC-spenningen til 3-faset vekselstrømforsyning. Her i denne opplæringen vil vi lære om trefase-omformeren og dens funksjon, men før vi går videre, la oss ta en titt på spenningsbølgeformene til trefaselinjen. I den ovennevnte kretsen er en trefaselinje koblet til en resistiv belastning, og belastningen trekker kraft fra linjen. Hvis vi tegner spenningsbølgeformene for hver fase, vil vi ha en graf som vist på figuren. I grafen kan vi se at tre spenningsbølgeformer er utenfor fase med hverandre med 120º.

I denne artikkelen vil vi diskutere 3-fase inverter krets som brukes som DC til 3 fase AC omformer. Husk at selv i moderne dager er det ekstremt vanskelig og ikke praktisk å oppnå en helt sinusformet bølgeform for forskjellige belastninger. Så her vil vi diskutere arbeidet med en ideell trefasekonvertererkrets som neglisjerer alle problemstillingene knyttet til praktisk 3-fase inverter.

3-fase inverter fungerer

La oss nå se på 3-fase inverterkretsen og dens ideelle forenklede form.

Nedenfor er et tre-fase inverter kretsdiagram designet med tyristorer og dioder (for beskyttelse av spenningsspisser)

Og nedenfor er et tre-fase inverter kretsdiagram designet med bare brytere. Som du kan se er dette seks mekaniske bryteroppsettet mer nyttig for å forstå 3-fasers inverter som fungerer enn den tungvint tyristorkretsen.

Det vi skal gjøre her er å åpne og lukke symmetrisk disse seks bryterne for å få trefaset spenningsutgang for den resistive belastningen. Det er to mulige måter for å utløse bryterne for å oppnå ønsket resultat, en der brytere leder 180 ° og en annen der brytere kun leder 120 °. La oss diskutere hvert mønster nedenfor:

A) Trefase inverter - 180 graders ledningsmodus

Den ideelle kretsen tegnes før den kan deles inn i tre segmenter, nemlig segment ett, segment to og segment tre, og vi vil bruke disse notasjonene i den senere delen av artikkelen. Segment ett består av et par brytere S1 & S2, segment to består av bryterpar S3 & S4 og segment tre består av bryterpar S5 & S6. Til enhver tid skal begge bryterne i samme segment aldri lukkes, ettersom det fører til batterikortslutninger som mislykkes i hele oppsettet, så dette scenariet bør alltid unngås.

La oss nå begynne å bytte sekvens ved å lukke bryteren S1 i det første segmentet av den ideelle kretsen, og la oss kalle starten som 0º. Siden den valgte ledningstiden er 180 °, vil bryteren S1 være stengt fra 0 ° til 180 °.

Men etter 120 ° av den første fasen, vil den andre fasen også ha en positiv syklus som vist i trefasespenningsgrafen, så bryteren S3 vil bli lukket etter S1. Denne S3 vil også holdes stengt i ytterligere 180 °. Så S3 vil være stengt fra 120 ° til 300 °, og den vil kun være åpen etter 300 °.

Tilsvarende har den tredje fasen også en positiv syklus etter 120 ° av den andre fase positive syklusen, som vist i grafen i begynnelsen av artikkelen. Så bryteren S5 vil bli lukket etter 120º S3-lukking, dvs. 240º. Når bryteren er lukket, vil den holdes lukket for å komme 180 ° før den åpnes, med at S5 vil være stengt fra 240 ° til 60 ° (andre syklus).

Inntil nå var alt vi gjorde anta at ledningen er gjort når topplagsbryterne er lukket, men for strømmen fra kretsen må være fullført. Husk også at begge bryterne i samme segment aldri skal være lukket samtidig, så hvis en bryter er lukket, må en annen være åpen.

For å tilfredsstille ovennevnte begge betingelser, lukker vi S2, S4 og S6 i en forhåndsbestemt rekkefølge. Så først etter at S1 blir åpnet, må vi lukke S2. På samme måte vil S4 bli stengt etter at S3 åpnes ved 300 º, og på samme måte vil S6 bli stengt etter at S5 fullfører ledningssyklusen. Denne syklusen for å veksle mellom brytere i samme segment kan sees under figuren. Her følger S2 S1, S4 følger S3 og S6 følger S5.

Ved å følge denne symmetriske svitsjen kan vi oppnå ønsket trefasespenning representert i grafen. Hvis vi fyller ut begynnelseskiftesekvensen i tabellen ovenfor, vil vi ha et komplett koblingsmønster for 180 ° ledningsmodus som nedenfor.

Fra tabellen ovenfor kan vi forstå at:

Fra 0-60: S1, S4 og S5 er stengt og de resterende tre bryterne åpnes.

Fra 60-120: S1, S4 & S6 er lukket og de resterende tre bryterne åpnes.

Fra 120-180: S1, S3 og S6 er stengt og de resterende tre bryterne åpnes.

Og byttesekvensen fortsetter slik. La oss nå tegne den forenklede kretsen for hvert trinn for bedre å forstå strømnings- og spenningsparametrene.

Trinn 1: (for 0-60) S1, S4 og S5 er stengt mens de resterende tre bryterne er åpne. I et slikt tilfelle kan den forenklede kretsen være som vist nedenfor.

Så for 0 til 60: Vao = Vco = Vs / 3; Vbo = -2Vs / 3

Ved å bruke disse kan vi utlede linjespenningene som:

Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs Vca = Vco - Vao = 0

Trinn 2: (for 60 til 120) S1, S4 og S6 er stengt mens de resterende tre bryterne er åpne. I et slikt tilfelle kan den forenklede kretsen være som vist nedenfor.

Så for 60 til 120: Vbo = Vco = -Vs / 3; Vao = 2Vs / 3

Ved å bruke disse kan vi utlede linjespenningene som:

Vab = Vao - Vbo = Vs Vbc = Vbo - Vco = 0 Vca = Vco - Vao = -Vs

Trinn 3: (for 120 til 180) S1, S3 og S6 er stengt mens de resterende tre bryterne er åpne. I et slikt tilfelle kan den forenklede kretsen tegnes som nedenfor.

Så for 120 til 180: Vao = Vbo = Vs / 3; Vco = -2Vs / 3

Ved å bruke disse kan vi utlede linjespenningene som:

Vab = Vao - V bo = 0 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs

På samme måte kan vi utlede fasespenningene og linjespenningene for de neste trinnene i sekvensen. Og det kan vises som figuren nedenfor:

A) Trefase inverter - 120 graders ledningsmodus

120 ° -modusen er lik 180 ° i alle aspekter unntatt lukketiden til hver bryter er redusert til 120, som var 180 før.

Som vanlig, la oss begynne å bytte sekvens ved å lukke bryteren S1 i det første segmentet og være startnummeret til 0º. Siden den valgte ledningstiden er 120 °, vil bryteren S1 åpnes etter 120 °, slik at S1 ble stengt fra 0 ° til 120 °.

Siden halvsyklusen til det sinusformede signalet går fra 0 til 180º, vil S1 for den gjenværende tiden være åpen og representert av det grå området ovenfor.

Nå etter 120 ° av den første fasen, vil den andre fasen også ha en positiv syklus som nevnt før, så bryter S3 vil bli lukket etter S1. Denne S3 vil også holdes stengt i ytterligere 120 °. Så S3 vil være stengt fra 120 ° til 240 °.

Tilsvarende har den tredje fasen også en positiv syklus etter 120 ° av den andre fasen positive syklusen, slik at bryteren S5 vil bli lukket etter 120 ° av S3-lukking. Når bryteren er lukket, vil den holdes lukket for å komme 120 ° før den åpnes, og med det vil bryteren S5 være lukket fra 240 ° til 360 °

Denne syklusen med symmetrisk bytte vil fortsette for å oppnå ønsket trefasespenning. Hvis vi fyller ut begynnelsen og slutten av bryterrekkefølgen i tabellen ovenfor, vil vi ha et komplett koblingsmønster for 120 ° ledningsmodus som nedenfor.

Fra tabellen ovenfor kan vi forstå at:

Fra 0-60: S1 og S4 er stengt mens gjenværende brytere åpnes.

Fra 60-120: S1 og S6 er stengt mens gjenværende brytere åpnes.

Fra 120-180: S3 og S6 er stengt mens gjenværende brytere åpnes.

Fra 180-240: S2 og S3 er stengt mens gjenværende brytere åpnes

Fra 240-300: S2 og S5 er stengt mens gjenværende brytere åpnes

Fra 300-360: S4 og S5 er stengt mens gjenværende brytere åpnes

Og denne trinnsekvensen fortsetter slik. La oss nå tegne den forenklede kretsen for hvert trinn for bedre å forstå strømnings- og spenningsparametrene til 3-fase inverterkretsen.

Trinn 1: (for 0-60) S1, S4 er stengt mens de resterende fire bryterne er åpne. I et slikt tilfelle kan den forenklede kretsen vises som nedenfor.

Så for 0 til 60: Vao = Vs / 2, Vco = 0; Vbo = -Vs / 2

Ved å bruke disse kan vi utlede linjespenningene som:

Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs / 2

Trinn 2: (for 60 til 120) S1 og S6 er stengt mens de gjenværende bryterne er åpne. I et slikt tilfelle kan den forenklede kretsen vises som nedenfor.

Så for 60 til 120: Vbo = 0, Vco = -Vs / 2 & Vao = Vs / 2

Ved å bruke disse kan vi utlede linjespenningene som:

Vab = Vao - Vbo = Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs

Trinn 3: (for 120 til 180) S3 og S6 er stengt mens de gjenværende bryterne er åpne. I et slikt tilfelle kan den forenklede kretsen vises som nedenfor.

Så for 120 til 180: Vao = 0, Vbo = Vs / 2 & Vco = -Vs / 2

Ved å bruke disse kan vi utlede linjespenningene som:

Vab = Vao - V bo = -Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs / 2

På samme måte kan vi utlede fasespenningene og linjespenningene for de neste kommende trinnene. Og hvis vi tegner en graf for alle trinnene, så får vi noe som nedenfor.

Det kan sees i utgangsgrafene til både 180 ° og 120 ° koblingssaker at vi har oppnådd en vekslende trefasespenning ved de tre utgangsterminalene. Selv om utgangsbølgeformen ikke er en ren sinusbølge, lignet den trefasespenningsbølgeformen. Dette er en enkel ideell krets og tilnærmet bølgeform for å forstå 3-faset inverterarbeider. Du kan designe en arbeidsmodell basert på denne teorien ved hjelp av tyristorer, koblings-, kontroll- og beskyttelseskretser.