- 3-fase inverter arbejder
- A) Tre-faset inverter - 180 graders ledningstilstand
- A) Tre-faset inverter - 120 graders ledningstilstand
Vi ved alle om inverter - det er en enhed, der konverterer DC til AC. Og vi lærte tidligere om forskellige typer invertere og byggede en enkelt fase 12v til 220v inverter. En 3-faset inverter konverterer jævnstrømsspændingen til 3-faset vekselstrømforsyning. Her i denne vejledning lærer vi om trefase-inverter og dens arbejde, men før vi går videre, skal vi se på spændingsbølgeformerne i trefaselinjen. I ovenstående kredsløb er en trefaselinie forbundet til en resistiv belastning, og belastningen trækker strøm fra linjen. Hvis vi tegner spændingsbølgeformer for hver fase, har vi en graf som vist i figuren. I grafen kan vi se tre spændingsbølgeformer er ude af fase med hinanden med 120º.
I denne artikel vil vi diskutere 3-faset inverter kredsløb, der bruges som DC til 3-fas AC-konverter. Husk, at selv i moderne dage er det ekstremt vanskeligt og ikke praktisk at opnå en helt sinusformet bølgeform til forskellige belastninger. Så her vil vi diskutere arbejdet med et ideelt trefaset omformerkredsløb, der forsømmer alle problemerne i forbindelse med praktisk 3-faset inverter.
3-fase inverter arbejder
Lad os nu se på 3-faset inverter kredsløb og dets ideelle forenklede form.
Nedenfor er et trefaset inverter kredsløbsdiagram designet med tyristorer og diode (til beskyttelse af spændingsspids)
Og nedenfor er et tre-faset inverter kredsløbsdiagram designet udelukkende ved hjælp af kontakter. Som du kan se er denne seks mekaniske switch opsætning mere nyttig til at forstå 3-faset inverter, der fungerer end det besværlige tyristorkredsløb.
Hvad vi vil gøre her er åben og lukker symmetrisk disse seks kontakter for at få trefasespændingsoutputtet til den resistive belastning. Der er to mulige måder til at udløse afbryderne for at opnå det ønskede resultat, en, hvor omskiftere leder for 180º og en anden, hvor afbrydere kun leder for 120º. Lad os diskutere hvert mønster nedenfor:
A) Tre-faset inverter - 180 graders ledningstilstand
Det ideelle kredsløb tegnes, inden det kan opdeles i tre segmenter, nemlig segment et, segment to og segment tre, og vi vil bruge disse notationelle i det senere afsnit af artiklen. Segment et består af et par kontakter S1 & S2, segment to består af omskifterpar S3 & S4 og segment tre består af omskifterpar S5 & S6. På et givet tidspunkt skal begge kontakter i samme segment aldrig lukkes, da det fører til batterikortslutninger, der fejler hele opsætningen, så dette scenario bør altid undgås.
Lad os nu begynde at skifte sekvens ved at lukke kontakten S1 i det første segment af det ideelle kredsløb, og lad os navngive starten som 0º. Da det valgte ledningstidspunkt er 180º, lukkes kontakten S1 fra 0º til 180º.
Men efter 120 ° af den første fase vil den anden fase også have en positiv cyklus som det ses i trefasespændingsgrafen, så switch S3 lukkes efter S1. Denne S3 holdes også lukket i yderligere 180º. Så S3 vil være lukket fra 120º til 300º, og den vil kun være åben efter 300º.
Tilsvarende har den tredje fase også en positiv cyklus efter 120 ° af anden fase positiv cyklus, som vist i grafen i begyndelsen af artiklen. Så kontakten S5 lukkes efter 120º S3 lukning dvs. 240º. Når kontakten er lukket, holdes den lukket i de kommende 180 °, inden den åbnes, og derefter lukkes S5 fra 240 ° til 60 ° (anden cyklus).
Indtil nu var alt, hvad vi gjorde, antage, at ledningen sker, når toplagskontakterne er lukket, men for strømmen fra kredsløbet skal være afsluttet. Husk også, at begge kontakter i samme segment aldrig skal være i lukket på samme tid, så hvis en kontakt er lukket, skal en anden være åben.
For at opfylde ovenstående begge betingelser lukker vi S2, S4 & S6 i en forudbestemt rækkefølge. Så først efter at S1 åbnes, bliver vi nødt til at lukke S2. På samme måde lukkes S4, efter at S3 åbnes ved 300 °, og på samme måde lukkes S6, når S5 gennemfører ledningscyklussen. Denne cyklus med at skifte mellem afbrydere i det samme segment kan ses under figuren. Her følger S2 S1, S4 følger S3 og S6 følger S5.
Ved at følge denne symmetriske omskiftning kan vi opnå den ønskede trefasespænding repræsenteret i grafen. Hvis vi udfylder begyndelseskiftesekvensen i ovenstående tabel, har vi et komplet skiftemønster for 180 ° ledningstilstand som nedenfor.
Fra ovenstående tabel kan vi forstå, at:
Fra 0-60: S1, S4 & S5 er lukket, og de resterende tre kontakter åbnes.
Fra 60-120: S1, S4 & S6 er lukket, og de resterende tre kontakter åbnes.
Fra 120-180: S1, S3 & S6 er lukket, og de resterende tre kontakter åbnes.
Og sekvensen for at skifte fortsætter sådan. Lad os nu tegne det forenklede kredsløb for hvert trin for bedre at forstå de aktuelle strømnings- og spændingsparametre.
Trin 1: (for 0-60) S1, S4 & S5 er lukket, mens de resterende tre kontakter er åbne. I et sådant tilfælde kan det forenklede kredsløb være som vist nedenfor.
Så for 0 til 60: Vao = Vco = Vs / 3; Vbo = -2Vs / 3
Ved at bruge disse kan vi udlede linjespændingerne som:
Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs Vca = Vco - Vao = 0
Trin 2: (i 60 til 120) S1, S4 & S6 er lukket, mens de resterende tre kontakter er åbne. I et sådant tilfælde kan det forenklede kredsløb være som vist nedenfor.
Så for 60 til 120: Vbo = Vco = -Vs / 3; Vao = 2Vs / 3
Ved at bruge disse kan vi udlede linjespændingerne som:
Vab = Vao - Vbo = Vs Vbc = Vbo - Vco = 0 Vca = Vco - Vao = -Vs
Trin 3: (ved 120 til 180) S1, S3 & S6 er lukket, mens de resterende tre kontakter er åbne. I et sådant tilfælde kan det forenklede kredsløb tegnes som nedenfor.
Så for 120 til 180: Vao = Vbo = Vs / 3; Vco = -2Vs / 3
Ved at bruge disse kan vi udlede linjespændingerne som:
Vab = Vao - V bo = 0 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs
På samme måde kan vi udlede fasespændinger og linjespændinger til de næste trin i sekvensen. Og det kan vises som nedenstående figur:
A) Tre-faset inverter - 120 graders ledningstilstand
120º-tilstanden svarer til 180 ° i alle aspekter undtagen lukketiden for hver switch reduceres til 120, som var 180 før.
Lad os som sædvanligt skifte sekvens ved at lukke kontakten S1 i det første segment og være startnummeret til 0º. Da det valgte ledningstidspunkt er 120º, åbnes kontakten S1 efter 120º, så S1 blev lukket fra 0º til 120º.
Da halvcyklus af det sinusformede signal går fra 0 til 180 °, vil S1 i den resterende tid være åben og repræsenteret af det grå område ovenfor.
Nu efter 120 ° af den første fase, vil den anden fase også have en positiv cyklus som nævnt før, så switch S3 lukkes efter S1. Denne S3 holdes også lukket i yderligere 120º. Så S3 vil være lukket fra 120 ° til 240 °.
Tilsvarende har den tredje fase også en positiv cyklus efter 120 ° af den anden fase positive cyklus, så kontakten S5 lukkes efter 120 ° af S3-lukningen. Når kontakten er lukket, holdes den lukket i de kommende 120 °, inden den åbnes, og med det lukkes kontakten S5 fra 240º til 360º
Denne cyklus med symmetrisk skift fortsættes for at opnå den ønskede trefasespænding. Hvis vi udfylder begyndelses- og slutningsskiftesekvensen i ovenstående tabel, har vi et komplet skiftemønster til 120 ° ledningstilstand som nedenfor.
Fra ovenstående tabel kan vi forstå, at:
Fra 0-60: S1 og S4 er lukket, mens de resterende kontakter åbnes.
Fra 60-120: S1 og S6 er lukket, mens de resterende kontakter åbnes.
Fra 120-180: S3 og S6 er lukket, mens de resterende kontakter åbnes.
Fra 180-240: S2 og S3 er lukket, mens de resterende kontakter åbnes
Fra 240-300: S2 og S5 er lukket, mens de resterende kontakter åbnes
Fra 300-360: S4 og S5 er lukket, mens de resterende kontakter åbnes
Og denne sekvens af trin fortsætter sådan. Lad os nu tegne det forenklede kredsløb for hvert trin for bedre at forstå de aktuelle strømnings- og spændingsparametre i 3-faset inverter kredsløb.
Trin 1: (for 0-60) S1, S4 er lukket, mens de resterende fire kontakter er åbne. I et sådant tilfælde kan det forenklede kredsløb vises som nedenfor.
Så for 0 til 60: Vao = Vs / 2, Vco = 0; Vbo = -Vs / 2
Ved at bruge disse kan vi udlede linjespændingerne som:
Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs / 2
Trin 2: (i 60 til 120) S1 og S6 er lukket, mens de resterende kontakter er åbne. I et sådant tilfælde kan det forenklede kredsløb vises som nedenfor.
Så for 60 til 120: Vbo = 0, Vco = -Vs / 2 & Vao = Vs / 2
Ved at bruge disse kan vi udlede linjespændingerne som:
Vab = Vao - Vbo = Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs
Trin 3: (ved 120 til 180) S3 og S6 er lukket, mens de resterende kontakter er åbne. I et sådant tilfælde kan det forenklede kredsløb vises som nedenfor.
Så for 120 til 180: Vao = 0, Vbo = Vs / 2 & Vco = -Vs / 2
Ved at bruge disse kan vi udlede linjespændingerne som:
Vab = Vao - V bo = -Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs / 2
På samme måde kan vi udlede fasespændinger og linjespændinger til de næste kommende trin. Og hvis vi tegner en graf for alle trinene, får vi noget som nedenfor.
Det kan ses i outputgraferne for både 180 ° og 120 ° koblingssager, at vi har opnået en alternerende trefasespænding ved de tre udgangsterminaler. Selvom outputbølgeformen ikke er en ren sinusbølge, lignede den trefasespændingsbølgeformen. Dette er et simpelt ideelt kredsløb og en tilnærmet bølgeform til forståelse af 3-faset inverter, der fungerer. Du kan designe en arbejdsmodel baseret på denne teori ved hjælp af tyristorer, kobling, kontrol og beskyttelseskredsløb.