Els inversors s’utilitzen per convertir la potència de corrent continu a corrent altern. El convertidor de font de tensió (VSI) i font de corrent inversor (CSI) són dos tipus d’inversors, la diferència principal entre l’inversor de font de tensió i l’inversor de font de corrent és que el voltatge de sortida és constant en VSI i el corrent d’entrada és constant en CSI. El CSI és una font de corrent constant que subministra corrent altern a l'entrada, i també s'anomena convertidor de corrent continu en el qual el corrent de càrrega és constant. En aquest article es parla del convertidor de font actual.
Què és el convertidor de fonts actuals?
L’inversor de font de corrent també es coneix com a inversor alimentat per corrent que converteix l’entrada dc en ca i la seva sortida pot ser trifàsica o monofàsica. Segons la definició de font de corrent, una font de corrent ideal és el tipus de font en què el corrent és constant i és independent de la tensió.
Control del convertidor de font actual
La font de tensió es connecta en sèrie amb un gran valor d’inductància (Ld) i això va anomenar el circuit com a font de corrent. La figura següent mostra el diagrama de circuits de la unitat de motor d’inducció alimentada per inversor de font de corrent.
Accionament del motor d’inducció alimentat per inversor de font actual
El circuit consta de sis díodes (D1, D2, D3, D4, D5, D6), sis condensadors (C1, C2, C3, C4, C5, C6), sis tiristors (T1, T2, T3, T4, T5, T6) que es fixen amb una diferència de fase de 600. La sortida del convertidor està connectada al motor d’inducció . Per a una velocitat determinada, el parell es controla variant el corrent de corrent continu Idi aquest corrent es pot variar variant la Vd. La conducció de dos commutadors en el mateix retard no condueix a un augment sobtat del corrent a causa de la presència d’un gran valor d’inductància Ld.
A la figura següent es mostren les configuracions de la unitat de motor inductor alimentat per inversor de font actual segons la font.
Unitats de motor d’inducció CSI
Quan la font està disponible en una font de corrent continu, s’utilitza el picador per variar el corrent. Quan la font està disponible en font de corrent altern, s'utilitza un rectificador totalment controlat per variar el corrent de sortida.
Unitat CSI controlada amb relliscament de bucle tancat amb lladrucs regeneratius
La velocitat de referència de l’error del motor (∆ωm) es dóna al controlador de velocitat que normalment és controlador VI i la sortida del controlador VI és la velocitat de lliscament que es dóna al regulador de lliscament que es requereix per regular la velocitat. La velocitat de lliscament es dóna al control de flux i la sortida d’aquest és el corrent de referència Id*això s’ha de controlar. La velocitat de lliscament (ωSenyora) i la velocitat real (ωm) s’afegeixen i obtindrem la velocitat síncrona, a partir de la velocitat síncrona podem determinar la freqüència.
L'ordre de freqüència es dóna al CSI perquè l'inversor és molt capaç de controlar la freqüència. Podem controlar la sortida de CSI canviant el corrent d’entrada. El corrent de referència (Id*) i actual (Id) s’afegeix i obtindrà l’error del corrent (∆ Id). L'error de corrent es dóna al controlador de corrent que controla el corrent de corrent continu i, en funció del corrent de corrent continu, podem controlar l'α, i aquest α decidirà la tensió en funció de la qual podeu determinar, quanta corrent canviarà. Es tracta de l’accionament CSI controlat per lliscament de llaç tancat amb frenada regenerativa. Aquesta és l’operació d’una transmissió CSI controlada per corredissa de llaç tancat amb frenada regenerativa i el seu diagrama de circuits es mostra a la figura següent.
Accionament CSI controlat amb relliscament de bucle tancat amb frenada regenerativa
El principal avantatge de la unitat alimentada per CSI és que és més fiable que la unitat alimentada per inversor de font de tensió i l’inconvenient és que té un rang de velocitat inferior, una resposta dinàmica més lenta, la unitat funciona sempre en bucle tancat i no és adequada per a -unitat de motor.
Inversor de font actual amb càrrega R
El diagrama del circuit de l’inversor de font de corrent amb càrrega R es mostra a la figura següent.
Inversor de font actual amb càrrega R
El circuit consta de quatre interruptors de tiristor (T1, T2, T3, T4), JoSés el corrent de la font d'entrada que és constant i es pot veure que no hi ha cap díode anti-paral·lel connectat. El corrent constant es proporciona mitjançant la connexió de fonts de tensió en sèrie amb una gran inductància. Sabem que la propietat de la inductància, que no permetrà el canvi sobtat de corrent, de manera que, quan connectem la font de tensió amb una inductància gran, definitivament el corrent produït a través d’ella serà constant. El factor de dissipació fonamental del convertidor de font de corrent amb càrrega resistiva és igual a un.
Paràmetres del convertidor de font actual amb càrrega R.
Si activem T1i T2de 0 a T / 2, el corrent de sortida i el voltatge de sortida s’expressen com
Jo0= JoS> 0
V0= Jo0R
Si activem T3i T4de T / 2 a T, el corrent de sortida i el voltatge de sortida s’expressen com
Jo0= -JoS> 0
V0= Jo0R<0
La forma d'ona de sortida del convertidor de font de corrent amb càrrega R es mostra a la figura següent
Forma d'ona de sortida del convertidor de font de corrent amb càrrega R.
En el cas de càrrega resistiva, es necessita una commutació forçada. De 0 a T / 2, T1i T2són conductors i de T / 2 a T, T3& T4estan conduint. Per tant, l’angle de conducció de cada commutador serà igual a ᴨ i el temps de conducció de cada commutador serà igual a T / 2.
La tensió d'entrada de la càrrega resistiva s'expressa com
Vdins= V0(de 0 a T / 2)
Vdins= -V0(de T / 2 a T)
El corrent de sortida RMS i el voltatge de sortida RMS de la càrrega resistiva CSI s’expressen com
Jo0 (RMS)= JoS
V0 (RMS)= Jo0 (RMS)R
El corrent mitjà i de tiristor RMS del CSI amb càrrega resistiva és de
JoT (mitjana)= JoS/ 2
JoT (RMS)= JoS/ √2
La sèrie de Fourier del corrent de sortida i la tensió de sortida del CSI amb càrrega resistiva és
El component fonamental del corrent de sortida RMS és
Jo01 (RMS)= 2√2 / ᴨ * IS
El factor de distorsió del convertidor de font de corrent amb càrrega R és de
g = 2√2 / ᴨ
La distorsió harmònica total s’expressa com
THD = 48,43%
El component fonamental del corrent de tiristor mitjà i RMS és
JoT01 (mitjana)= Jo01 (màxim)/ ᴨ
JoT01 (RMS)= Jo01 (màxim)/ 2
La potència fonamental a través de la càrrega s’expressa com
V01 (RMS)* Jo01 (RMS)* cosϕ1
La potència total a través de la càrrega s'expressa com
Jo0 (RMS)2R = V0 (RMS)2/ R
La tensió d'entrada Vdinssempre és positiu perquè la potència sempre es lliura de la font a la càrrega.
Inversor de font de corrent amb càrrega capacitiva o càrrega C.
El diagrama de circuits de la càrrega capacitiva de l’inversor de font de corrent es mostra a la figura següent
Inversor de font actual amb càrrega C
A la forma d’ona d’o a T / 2, T1i T2s'activen i el corrent de sortida és I0= JoS. De la mateixa manera, des de T / 2 fins a T,T3i T4s'activen i el corrent de sortida és I0= -JoS.Tanla forma d'ona actual de càrrega no depèn de la càrrega.La forma d'ona de sortida de l'inversor CSI amb C-Load es mostra a la figura següent.
Forma d'ona de sortida del convertidor de font de corrent amb càrrega C.
La integració de la forma d'ona de corrent de sortida donarà la tensió de sortida. Si el corrent de sortida és alternatiu, llavors definitivament el voltatge de sortida és alternatiu. Al diagrama del circuit, es pren la càrrega purament capacitiva, de manera que el corrent condueix la tensió 900
Jo0= JoC= C dV0/ DT
V0(t) = 1 / C ∫ IC(t) dt = 1 / C ∫ I0DT
La tensió d'entrada de la càrrega C és
V dins = V 0 (de 0 a T / 2)
Vdins= -V0(de T / 2 a T)
El voltatge de sortida és positiu quanT1i T2estan conduint de 0 aπ i quanT3i T4conduint de π a 3π / 2 i, per defecte, el fitxerT1i T2estem en polarització inversa a causa de la càrrega de tensió positiva, això significa que en aquest cas és possible la commutació natural o commutació de càrrega, vol dir que no necessitem posar cap circuit extern ni circuit de commutació extern per apagar el tiristor T1i T2.Hem de trobar el temps de desactivació del circuit quan és possible la commutació natural. El temps d'apagat del circuit s'expressa com
ω0tc= ᴨ / 2
tc= ᴨ / 2 ω0
Paràmetres del convertidor de font actual amb càrrega C.
El corrent mitjà i tiristor RMS s’expressa com
JoT (mitjana)= JoS/ 2
JoT (RMS)= JoS/ √2
La sèrie de Fourier del corrent de sortida i la tensió de sortida de la càrrega capacitiva és
El factor de dissipació fonamental de CSI amb càrrega C és igual a zero.
El component fonamental de la potència de sortida s'expressa com
Pàg01= V01 (RMS)Jo01 (RMS)Cos ϕ1= 0
El component fonamental del corrent de tiristor mitjà i RMS és
JoT01 (mitjana)= Jo01 (màxim)/ ᴨ i joT01 (RMS)= Jo01 (màxim)/ 2
La tensió màxima de sortida és
V0 (màxim)= JoST / 4C
El valor RMS de la tensió d'entrada és
Va (RMS)= Vo (màxim)/ √3
Aquests són els paràmetres del convertidor de font de corrent amb la càrrega capacitiva.
Aplicacions
Les aplicacions del convertidor de font de corrent són
- Unitats SAI
- Generadors de plasma LT
- Unitats de motor de corrent altern
- Canvi de dispositius
- Motors d’inducció per a bombes i ventiladors
Avantatges
Els avantatges del convertidor de font actual són
- No és necessari un díode de retroalimentació
- La commutació és senzilla
Desavantatges
Els desavantatges del convertidor de font actual són
- Necessita una etapa de convertidor addicional
- A poca càrrega, té problemes d’estabilitat i un rendiment lent
Per tant, tot això es tracta una visió general del convertidor de font actual , control de l’inversor de font de corrent, transmissió CSI controlada per corredissa de bucle tancat amb frenada regenerativa, inversor de font de corrent amb càrrega R, aplicacions, avantatges i desavantatges. Aquí teniu una pregunta sobre quin és el principi de funcionament del convertidor de font actual?
