Primárním úkolem výkonové elektroniky je zpracovávat a řídit tok elektrické energie dodáváním napětí a proudů ve formě, která je optimálně vhodná pro uživatelské zátěže. Moderní výkonové elektronické převodníky jsou zapojeny do velmi širokého spektra aplikací, jako jsou spínané napájecí zdroje, filtry aktivního výkonu, řízení pohybu elektrických strojů a strojů, distribuované systémy přeměny energie z obnovitelných zdrojů, flexibilní systémy přenosu střídavého proudu a technologie vozidel atd. .
Výkonové elektronické převaděče lze najít všude tam, kde je potřeba upravit formu elektrické energie klasickou elektronikou, ve které se k přenosu informací používají elektrické proudy a napětí, zatímco u výkonové elektroniky přenášejí energii. Některé příklady použití výkonových elektronických systémů jsou převodníky DC / DC používané v mnoha mobilních zařízeních, jako jsou mobilní telefony nebo PDA, a převaděče AC / DC v počítačích a televizích. Rozsáhlá výkonová elektronika se používá k řízení stovek megawattů toku energie v celé naší zemi. Některé z těchto převaděčů jsou popsány níže.
Duální převodník
Duální převodník je kombinace usměrňovače a invertoru, ve kterých dochází ke konverzi střídavého proudu na stejnosměrný proud a poté následuje stejnosměrný proud na střídavý proud, kde mezi nimi leží zátěž. Duální převodník může být jednofázový nebo třífázový. Duální měnič se skládá ze dvou můstků sestávajících z tyristorů, ve kterých je jeden pro usměrňovací účely, kde se střídavý proud převádí na stejnosměrný proud, který lze přenést na zátěž. Další můstek tyristorů se používá pro převod D.C na A.C.
Jednofázový duální převodník
Jednofázový duální převodník používá jako zdroj jednu fázi, která je dána převaděči 1 duálního převodníku k nápravě a následnému zatížení.
Princip činnosti:
Vstup střídavého proudu pro převodník 1 pro usměrnění v tomto procesu je kladný cyklus vstupu dán první sadě dopředně předpjatých tyristorů, která poskytuje usměrněný stejnosměrný proud na kladném cyklu, a záporný cyklus je dán sadě reverzně předpjatých tyristorů, která dává záporný cyklus doplňující plnou vlnu usměrněného výstupu lze dát zátěži. Během tohoto procesu je převodník 2 blokován pomocí induktoru. Vzhledem k tomu, že tyristor začíná vodit, pouze když je proudový pulz dán bráně a nepřetržitě vede, dokud není zastaven přívod proudu. Výstup tyristorového můstku může být následující, pokud je přiřazen různým zátěžím.
Protože duální převodník také sestává z převodu stejnosměrného proudu na střídavý proud, aby to fungovalo, převodník dva je blokován, vstupy stejnosměrného proudu se stávají převodem na zdroj stejnosměrného proudu.
Vypalování tyristorů:
Aby se tyristory řídily, musí být bráně současně přidán spouštěcí impuls spolu se síťovým napětím. K tyristorovým můstkům se dvěma měniči musí být přidán samostatný obvod pohonu brány. Obvod pohonu brány musí být stejně synchronizován se zdrojovým napětím, jakékoli zpoždění způsobí nulové zkreslení a kolísání nulové frekvence. Aby se zabránilo těmto obvodům, musí být zahrnuty smyčky fázového zámku a komparátory.
Aplikace jednofázového duálního převodníku
- Řízení otáček a řízení směru u stejnosměrných motorů.
Řízení otáček a řízení polarity stejnosměrného motoru pomocí jednofázového duálního převodníku
K řízení rychlosti a směru otáčení rozhraní s mikrokontrolérem lze použít jednofázový duální převodník, kombinace čtyř SCR je umístěna po obou stranách motoru a motor je zatížen. Tyto tyristory lze spouštět pomocí optočlenu, který je připojen k portu mikrokontroléru.
Otáčení motoru lze inicializovat pomocí optočlenu nastavením sady tyristoru na spoušť, která je umístěna na jedné straně a změny směru motoru lze dosáhnout spuštěním jiné sady tyristoru.Měnu rychlosti motoru lze dosáhnout zpožděným úhlem střelby SCR.
Volba režimu a výběr rychlosti jsou spínače propojené s mikrokontrolérem, pomocí kterých lze zvolit rychlost a otáčky spínačů.
Jednofázový - třínohý AC / AC převodník
Výkonová elektronika je aplikace elektroniky pro přeměnu výkonu. Podkategorií přeměny energie je přeměna střídavého proudu na střídavý proud. Regulátor napětí AC na AC je převodník, který řídí napětí, proud a průměrný výkon dodávaný do AC zátěže ze zdroje střídavého proudu. Existují dva typy regulátorů střídavého napětí, jednofázový a třífázový střídavý regulátor.
Jednofázový střídač AC / AC je převodník, který převádí z pevného střídavého vstupního napětí na proměnné střídavé výstupní napětí s požadovanou frekvencí. Používají se v praktických obvodech, jako jsou obvody stmívače světla, řízení otáček asynchronních motorů a řízení trakčních motorů atd. V jednofázových měničích střídavého proudu / střídavého proudu existuje mnoho stávajících technologií, které jsou jednofázové - dvě ramena, tři ramena a čtyři ramena. Jednofázové převodníky se dvěma a čtyřmi rameny mají určité nevýhody - potřebují velký počet napájecích zařízení, velké řídicí obvody, více spínání a ztráty jsou omezeny pouze na polovinu, aby bylo možné ovládat 50% výstupu. Abychom tedy překonali tyto nedostatky, které se vyskytují v běžně používaných převaděčích, je lepším přístupem použití převodníku AC / AC s jednou fází tři.
Jedna fáze - tři nohy se skládá ze 3 nohou a 6 přepínačů. Noha je společná pro stranu mřížky i stranu zatížení. Noha provádí činnost usměrňovače a síť provádí činnost střídače. A v tomto používáme Modulace šířky pulzu (PWM) techniky pro řízení výstupu převodníku. Jednofázový třífázový převodník je zobrazen na obrázku níže:
Během kladného polovičního cyklu spínačů napájecího napětí Qg a Qa ve vedení usměrňovače dostaneme usměrněný výstup přes kondenzátor a pro provoz střídače kromě spínačů Qg a Qa 'se aktivoval také spínač Ql v noze na straně zátěže a dostaneme střídavý výstup přes zátěž. Během záporných polovičních cyklů spínače Qa a Qg 'na straně mřížky vedou k usměrněnému výstupu a pro inverzní provoz se kromě spínačů Qa a Qg' aktivoval také spínač Ql 'a dostaneme střídavý výstup přes zátěž. Použitím metody PWM je do měniče dodáváno pevné stejnosměrné vstupní napětí a regulované střídavé výstupní napětí je získáno úpravou period zapnutí a vypnutí měničových zařízení. Přepínače v obvodu převodníku zajišťují správnou funkci a také snižují harmonické. Změnou hodnoty indexu modulace můžeme změnit šířku pulzu podle našeho pohodlí.
Výhody a aplikace převaděče 3 nohou
- Stejnosměrné výstupní napětí na kondenzátoru je téměř zdvojnásobeno ve srovnání se čtyřnohým převodníkem.
- Jmenovitý výkon a napětí obvodu lze zlepšit.
- Stejného výkonu lze dosáhnout se sníženými ztrátami a spínači. Proto lze zlepšit účinnost a účiník.
- Tento převodník se používá v nepřerušitelných napájecích obvodech (UPS) a v výkonové elektronické za získání čtyř kvadrantových operací disků.
