Gli inverter vengono utilizzati per convertire la potenza da cc a ca. L'inverter della sorgente di tensione (VSI) e la sorgente di corrente inverter (CSI) sono due tipi di inverter, la differenza principale tra inverter sorgente di tensione e inverter sorgente di corrente è che la tensione di uscita è costante in VSI e la corrente di ingresso è costante in CSI. Il CSI è una sorgente di corrente costante che fornisce CA all'ingresso ed è anche chiamato convertitore di collegamento CC in cui la corrente di carico è costante. Questo articolo discute l'attuale inverter sorgente.
Cos'è l'inverter sorgente di corrente?
L'inverter sorgente di corrente è anche noto come inverter alimentato in corrente che converte l'ingresso CC in CA e la sua uscita può essere trifase o monofase. Secondo la definizione della sorgente di corrente, una sorgente di corrente ideale è il tipo di sorgente in cui la corrente è costante ed è indipendente dalla tensione.
Controllo inverter sorgente di corrente
La sorgente di tensione è collegata in serie con un valore elevato di induttanza (Ld) e questo ha chiamato il circuito come la sorgente corrente. Lo schema del circuito del motore a induzione alimentato dall'inverter sorgente di corrente è mostrato nella figura seguente.
Motore a induzione alimentato da inverter con sorgente di corrente
Il circuito è composto da sei diodi (D1, DDue, D3, D4, D5, D6), sei condensatori (C1, CDue, C3, C4, C5, C6), sei tiristori (T1, TDue, T3, T4, T5, T6) fissati con una differenza di fase di 600. L'uscita dell'inverter è collegata a motore a induzione . Per una data velocità, la coppia viene controllata variando la corrente di collegamento CC Ide questa corrente può essere variata variando la Vd. La conduzione di due interruttori nello stesso ritardo non porta ad un improvviso aumento di corrente dovuto alla presenza di un grande valore di induttanza Ld.
Le configurazioni dell'azionamento del motore a induttore alimentato dall'inverter sorgente di corrente a seconda della sorgente sono mostrate nella figura seguente.
Azionamenti per motori a induzione CSI
Quando la sorgente è disponibile nella sorgente cc, il chopper viene utilizzato per variare la corrente. Quando la sorgente è disponibile nella sorgente CA, viene utilizzato un raddrizzatore completamente controllato per variare la corrente di uscita.
Azionamento CSI con controllo di scorrimento ad anello chiuso con abbaio rigenerativo
La velocità di riferimento dell'errore del motore (∆ωm) viene assegnata al controller di velocità che normalmente è un controller VI e l'uscita del controller VI è la velocità di scorrimento che viene fornita al regolatore di scorrimento necessario per regolare la velocità. La velocità di scorrimento è data al controllo del flusso e l'uscita di questa è la corrente di riferimento I.d*che deve essere controllato. La velocità di scorrimento (ωSM) e la velocità effettiva (ωm) vengono aggiunti e otterremo la velocità sincrona, dalla velocità sincrona possiamo determinare la frequenza.
Il comando di frequenza è dato al CSI perché l'inverter è molto in grado di controllare la frequenza. Possiamo controllare l'uscita di CSI modificando la corrente di ingresso. La corrente di riferimento (Id*) e corrente effettiva (I.d) viene aggiunto e otterrà l'errore della corrente (∆ Id). L'errore della corrente è dato al controller di corrente che controlla la corrente di collegamento in cc e in base alla corrente di collegamento in cc possiamo controllare l'α, e questo α deciderà la tensione in base alla quale è possibile determinare, che quanta corrente sta per cambiare. Questo è l'azionamento CSI con controllo dello slittamento ad anello chiuso con frenatura rigenerativa. Questo è il funzionamento di un azionamento CSI con controllo a scorrimento ad anello chiuso con frenatura rigenerativa e il suo schema elettrico è mostrato nella figura seguente.
Azionamento CSI con controllo a scorrimento ad anello chiuso e frenatura rigenerativa
Il vantaggio principale dell'azionamento alimentato da CSI è che è più affidabile dell'azionamento alimentato da inverter con sorgente di tensione e lo svantaggio è che ha un intervallo di velocità inferiore, una risposta dinamica più lenta, l'azionamento funziona sempre in anello chiuso e non è adatto per multi -azionamento a motore.
Inverter sorgente di corrente con carico R.
Lo schema elettrico dell'inverter sorgente di corrente con carico R è mostrato nella figura seguente.
Inverter sorgente di corrente con carico R.
Il circuito è costituito da quattro interruttori a tiristori (T1, TDue, T3, T4), IOSè la corrente della sorgente di ingresso che è costante e puoi vedere che non è collegato alcun diodo anti-parallelo. La corrente costante è fornita collegando sorgenti di tensione in serie con grande induttanza. Sappiamo che la proprietà dell'induttanza non consente l'improvvisa variazione di corrente, quindi quando colleghiamo la sorgente di tensione con una grande induttanza, la corrente prodotta attraverso di essa sarà sicuramente costante. Il fattore di dissipazione fondamentale dell'inverter sorgente di corrente con carico resistivo è pari a uno.
Parametri dell'inverter sorgente di corrente con carico R.
Se attiviamo T1e TDueda 0 a T / 2 quindi la corrente di uscita e la tensione di uscita sono espresse come
io0= IS> 0
V0= I0R
Se attiviamo T3e T4da T / 2 a T quindi la corrente di uscita e la tensione di uscita sono espresse come
io0= -IS> 0
V0= I0R<0
La forma d'onda di uscita dell'inverter sorgente di corrente con carico R è mostrata nella figura seguente
Forma d'onda di uscita dell'inverter sorgente di corrente con carico R.
In caso di carico resistivo è necessaria la commutazione forzata. Da 0 a T / 2, T1e TDuestanno conducendo e da T / 2 a T, T3& T4stanno conducendo. Quindi, l'angolo di conduzione di ogni interruttore sarà uguale a ᴨ e il tempo di conduzione di ogni interruttore sarà uguale a T / 2.
La tensione di ingresso del carico resistivo è espressa come
Vnel= V0(da 0 a T / 2)
Vnel= -V0(da T / 2 a T)
La corrente di uscita RMS e la tensione di uscita RMS del carico resistivo CSI sono espresse come
io0 (RMS)= IS
V0 (RMS)= I0 (RMS)R
La corrente del tiristore media e RMS del CSI con carico resistivo è
ioT (media)= IS/Due
ioT (RMS)= IS/ √2
La serie di Fourier di corrente di uscita e la tensione di uscita del CSI con carico resistivo è
La componente fondamentale della corrente di uscita RMS è
io01 (RMS)= 2√2 / ᴨ * IS
Il fattore di distorsione dell'inverter sorgente di corrente con carico R è
g = 2√2 / ᴨ
La distorsione armonica totale è espressa come
THD = 48,43%
La componente fondamentale della corrente tiristore media e RMS è
ioT01 (media)= I01 (massimo)/ ᴨ
ioT01 (RMS)= I01 (massimo)/ Due
La potenza fondamentale attraverso il carico è espressa come
V01 (RMS)*IO01 (RMS)* cosϕ1
La potenza totale attraverso il carico è espressa come
io0 (RMS)DueR = V0 (RMS)Due/ R
La tensione di ingresso Vnelè sempre positivo perché la potenza viene sempre erogata dalla sorgente al carico.
Inverter sorgente di corrente con carico capacitivo o carico C.
Lo schema del circuito del carico capacitivo dell'inverter sorgente di corrente è mostrato nella figura seguente
Inverter sorgente di corrente con carico C.
Nella forma d'onda da o a T / 2, T1e TDuevengono attivati e la corrente di uscita è I.0= IS. Allo stesso modo da T / 2 a T,T3e T4vengono attivati e la corrente di uscita è I.0= -IS.Cosìla forma d'onda della corrente di carico non dipende dal carico.La forma d'onda di uscita dell'inverter CSI con C-Load è mostrata nella figura sottostante.
Forma d'onda di uscita dell'inverter sorgente di corrente con carico C.
L'integrazione della forma d'onda della corrente di uscita darà la tensione di uscita. Se la corrente di uscita è ca, sicuramente la tensione di uscita è ca. Nello schema del circuito, viene preso il carico puramente capacitivo, quindi la corrente anticipa la tensione di 900
io0= IC= C dV0/ DT
V0(t) = 1 / C ∫ IC(t) dt = 1 / C ∫ I0DT
La tensione di ingresso del carico C è
V nel = V 0 (da 0 a T / 2)
Vnel= -V0(da T / 2 a T)
La tensione di uscita è positiva quandoT1e TDuestanno conducendo da 0 aπ e quandoT3e T4conducendo da π a 3π / 2 quindi per impostazione predefinita ilT1e TDuestanno andando in polarizzazione inversa a causa del carico di tensione positivo, ciò significa che in questo caso è possibile la commutazione naturale o la commutazione del carico, significa che non è necessario inserire un circuito esterno o un circuito di commutazione esterno per spegnere il tiristore T1e TDue.Dobbiamo trovare il tempo di spegnimento del circuito quando è possibile la commutazione naturale. Il tempo di spegnimento del circuito è espresso come
ω0tc= ᴨ / 2
tc= ᴨ / 2 ω0
Parametri dell'inverter sorgente di corrente con carico C.
La corrente del tiristore media e RMS è espressa come
ioT (media)= IS/Due
ioT (RMS)= IS/ √2
La serie di Fourier di corrente di uscita e la tensione di uscita del carico capacitivo è
Il fattore di dissipazione fondamentale di CSI con carico C è uguale a zero.
La componente fondamentale della potenza di uscita è espressa come
P01= V01 (RMS)io01 (RMS)Cos ϕ1= 0
La componente fondamentale della corrente tiristore media e RMS è
ioT01 (media)= I01 (massimo)/ ᴨ e ioT01 (RMS)= I01 (massimo)/ Due
La tensione di uscita massima è
V0 (massimo)= IST / 4C
Il valore RMS della tensione di ingresso è
Vin (RMS)= Vo (max)/ √3
Questi sono i parametri dell'inverter sorgente di corrente con il carico capacitivo.
Applicazioni
Le applicazioni dell'inverter sorgente di corrente sono
- Unità UPS
- Generatori di plasma LT
- Azionamenti per motori AC
- Cambio di dispositivi
- Motori a induzione per pompe e ventilatori
Vantaggi
I vantaggi dell'inverter sorgente di corrente sono
- Il diodo di feedback non è richiesto
- La commutazione è semplice
Svantaggi
Gli svantaggi dell'inverter sorgente di corrente sono
- Ha bisogno di uno stadio di conversione aggiuntivo
- A carico leggero, ha problemi di stabilità e prestazioni lente
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