Mga converter ng boltahe ng pulso. Nagpalit ng Capacitor DC/DC Converter

Hanggang sa mga scheme simple lang mga pulse converter pare-pareho ang boltahe.

Ang pangunahing bentahe ng mga pulse converter:
Una, mayroon silang mataas na kahusayan, at pangalawa, maaari silang gumana sa isang input boltahe na mas mababa kaysa sa output.

Ang mga converter ng pulso ay nahahati sa mga pangkat:

- step-down, step-up, inverting;
- nagpapatatag, hindi nagpapatatag;
– galvanically isolated, non-isolate;
– na may makitid at malawak na hanay ng mga boltahe ng input.

Para sa paggawa ng mga home-made pulse converter, pinakamahusay na gumamit ng mga dalubhasang integrated circuit - mas madali silang mag-assemble at hindi kapritsoso kapag nagse-set up.

Hindi matatag na transistor converter

Gumagana ang converter na ito sa dalas ng 50 kHz, ang galvanic isolation ay ibinibigay ng T1 transformer, na nasusugatan sa isang K10x6x4.5 ring na gawa sa 2000NM ferrite at naglalaman ng: primary winding - 2x10 turns, secondary winding - 2x70 turns ng PEV-0.2 alambre. Ang mga transistor ay maaaring mapalitan ng KT501B. Ang kasalukuyang mula sa baterya, sa kawalan ng load, ay halos hindi natupok.

Pinatatag na transistor boltahe converter

Ang Transformer T1 ay nasugatan sa isang ferrite ring na may diameter na 7 mm, at naglalaman ng dalawang windings ng 25 na pagliko ng wire PEV = 0.3.

Unstabilized voltage converter batay sa isang multivibrator

Push-pull unstabilized converter batay sa isang multivibrator (VT1 at VT2) at isang power amplifier (VT3 at VT4). Ang output boltahe ay pinili sa pamamagitan ng bilang ng mga liko ng pangalawang paikot-ikot ng pulse transpormer T1.

Converter sa isang espesyal na chip MAX631

Isang stabilizing type converter batay sa isang MAX631 chip mula sa MAXIM. Ang dalas ng henerasyon ay 40 ... 50 kHz, ang elemento ng imbakan ay ang L1 choke.

Hindi regulated two-stage voltage multiplier sa MAX660

Maaari mong gamitin ang isa sa dalawang chip nang hiwalay, halimbawa ang pangalawa, upang i-multiply ang boltahe mula sa dalawang baterya.

Ang pagpapalit ng boost regulator sa MAX1674 chip

Isang tipikal na circuit para sa paglipat sa isang switching boost stabilizer sa isang MAX1674 chip mula sa MAXIM. Ang operasyon ay pinananatili sa isang input boltahe na 1.1 volts. Kahusayan - 94%, kasalukuyang pag-load - hanggang sa 200 mA.

MCP1252-33X50: Dalawang boltahe mula sa isang power supply

Binibigyang-daan kang makatanggap ng dalawang magkaibang mga stabilized na boltahe na may kahusayan na 50 ... 60% at isang load current na hanggang 150 mA sa bawat channel. Ang mga capacitor C2 at C3 ay mga kagamitan sa pag-iimbak ng enerhiya.

Ang pagpapalit ng step-up stabilizer sa MAX1724EZK33 chip mula sa MAXIM

Isang tipikal na circuit para sa paglipat sa isang dalubhasang microcircuit mula sa MAXIM. Nananatiling gumagana sa isang input voltage na 0.91 volts, may maliit na laki ng SMD package at nagbibigay ng load current na hanggang 150 mA na may kahusayan na 90%.

Pagpapalit ng buck regulator sa TL497 chip

Isang tipikal na circuit para sa paglipat sa isang switching buck regulator sa isang malawak na magagamit na TEXAS chip. Kinokontrol ng Resistor R3 ang output boltahe sa loob ng + 2.8 ... + 5 volts. Ang risistor R1 ay nagtatakda ng kasalukuyang short circuit, na kinakalkula ng formula: Ikz (A) \u003d 0.5 / R1 (Ohm)

Pinagsamang boltahe inverter sa ICL7660 chip

Integral boltahe inverter, kahusayan - 98%.

Dalawang nakahiwalay na converter batay sa DC-102 at DC-203 chips

Dalawang nakahiwalay na converter ng boltahe DA1 at DA2, na konektado ayon sa isang "hindi nakahiwalay" na circuit na may karaniwang "lupa".

Bipolar stabilized boltahe converter

Inductance pangunahing paikot-ikot transpormer T1 - 22 μH, ang ratio ng mga pagliko ng pangunahing paikot-ikot sa bawat pangalawang - 1: 2.5.

MAX734 na nagpapatatag ng boost converter

Isang tipikal na pamamaraan ng isang nagpapatatag na boost converter sa isang MAXIM chip.

Hindi karaniwang aplikasyon ng MAX232 chip

Ang chip na ito ay karaniwang nagsisilbing RS-232 driver. Ang pagpaparami ng boltahe ay nakuha na may kadahilanan na 1.6 ... 1.8.

merkado ng pulso ng China Mga converter ng DC-DC medyo malawak. At paglibot sa mga kalawakan ng kilalang AliExpress, nakatagpo ako ng isang maliit, mura, ngunit sa parehong oras ay medyo malakas na converter. Dapat sabihin kaagad na para sa mga layunin ng komunikasyon, ito, tulad ng anumang pulse converter, ay limitado, ngunit gayunpaman ay nararapat na maingat na pansin dahil sa laki nito.

Kanina, nagsulat na ako tungkol sa iba't ibang pulse converter na magagamit mo para sa iyong mga proyekto.

Ngunit lahat sila ay may medyo malalaking sukat at hindi palaging maginhawang gamitin. Ang bayani ng pagsusuri na ito ay mas compact, ngunit sa parehong oras ay nagbibigay ng katulad na mga parameter ng pagganap. Ang converter board ay ibinibigay na nakaimpake sa isang antistatic na bag.

Sa hitsura, ang sanggol ay mukhang napakawalang halaga, gayunpaman, huwag magmadali sa mga konklusyon.

Ang mga sukat ng board ay 22 x 17 mm. Kung ikukumpara sa isang 10 ruble na barya.

Ang converter ay binuo batay sa isang dalubhasang converter chip MP1584, ang mga pangunahing tampok kung saan ay:

Ang input boltahe ay maaaring mag-iba mula 4.5 hanggang 28 volts.
Ang output boltahe ay adjustable mula 0.8 hanggang 25 volts.
Ang built-in na FET ay nagbibigay ng operating kasalukuyang hanggang 3A
Ang dalas ng pagpapatakbo ay hanggang sa 1.5 MHz (ito ay nagpapaliwanag ng gayong maliliit na sukat).
Built-in na overheating na proteksyon (kapag umabot sa 120 degrees Celsius, ang converter ay naka-off)
Sapat na mababang antas ng ripple sa input at output ng converter.
Output short circuit proteksyon.

Sa mga pagkukulang, mapapansin ng isa ang kumpletong kakulangan ng proteksyon laban sa pagbabalik ng polarity. At kung hindi mo sinasadyang pinaghalo ang polarity, ang MP1584 chip ay sasabog nang malakas (isa sa mga nag-convert ay namatay sa pangalan ng agham). 🙂

MP1584 wiring diagram mula sa datasheet. Sa totoo lang, ayon dito, ang aming converter ay binuo. Mayroon ding graph ng kahusayan depende sa kasalukuyang natupok.

Mga pagsubok

Upang subukan ang converter, ikinonekta namin ang istasyon ng radyo ng M-Tech Legend III dito,

Ang converter mismo ay pinapagana ng isang Atten PPS3005S laboratory power supply na may kakayahang maghatid ng mga boltahe hanggang 31 volts at kasalukuyang hanggang 5A. Susukatin namin ang kasalukuyang at boltahe gamit ang isang Vichy VC8145 multimeter.

Kukunin namin ang mga parameter bago at pagkatapos ng converter.

Ang kahusayan ng converter sa mga tuntunin ng kapangyarihan ay humigit-kumulang 90%, na ayos lang. Ang 10% na pagkawala ay isang katanggap-tanggap na halaga. Kailangan mo ring tandaan na ang kahusayan ay bumaba nang husto kapag ang input at output boltahe spread ay mas mababa sa 3V (sa dokumentasyon, mas mababa sa 5). Kaya't ang kahusayan ng aming sanggol ay mas mataas kaysa sa mga nakatatandang kapatid na lalaki.

Sukatin natin ang antas ng ripple sa input at output ng converter sa ilalim ng karaniwang load sa anyo ng isang istasyon ng radyo ng M-Tech Legend III. Sisiyasatin namin ang signal sa input at sa output gamit ang Atten ADS1102CAL oscilloscope. Ang pangunahing parameter sa ilalim ng pag-aaral ay dV (pulsation amplitude sa pagitan ng mga cursor CurA at CurB).

Ripple sa input (reception)

Output Ripple (Tanggapin)

Input Ripple (Transmission)

Output ripple (pagpapadala)

Kung ihahambing sa mga katulad, ngunit mas maraming low-frequency converter, mukhang maganda ito.

Temperatura na rehimen

Sinusuri namin ang converter para sa pagpainit sa panahon ng operasyon.

Standby mode, kasalukuyang pagkonsumo 294mA

Pagkatapos ng 1 minuto ng paghahatid, ang kasalukuyang pagkonsumo ay 1.55A.

Gaya ng nakikita mo, ang mismong converter chip ang pinaka uminit. Siyempre, ang aming sanggol ay nahihirapan, ngunit sa pangkalahatan, siya ay nakapasa sa pagsusulit.

Panghihimasok

Ang dokumentasyon para sa MP1584 ay nagsasabing: Sa pamamagitan ng paglipat sa 1.5MHz, napipigilan ng MP1584 ang mga problema sa ingay ng EMI (Electromagnetic Interference), gaya ng mga makikita sa AM radio at ADSL na mga aplikasyon. Ano ang ibig sabihin nito sa pagsasalin: Dahil ang conversion ay nangyayari sa dalas ng 1.5 MHz, ang MP1584 ay hindi dapat bumuo ng electromagnetic na ingay na nagdudulot ng mga problema kapag ang mga transceiver ay gumagamit ng amplitude modulation at ADSL na teknolohiya. Sa aking karanasan, ang radyo ng M-Tech Legend III, kapag nakakonekta sa pamamagitan ng converter na ito, ay hindi nagpakita ng anumang kapansin-pansing pagbaba sa sensitivity. Gayunpaman, na iniisip ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga converter ng pulso, hindi ko irerekomenda ang paggamit nito sa kapangyarihan ng sensitibong kagamitan sa komunikasyon. Ang compact size ng transducer ay nagpapahintulot na mailagay ito kahit sa loob ng istasyon, ngunit hindi alam kung gaano ito makakaapekto sa sensitivity ng receiver; ang mga karagdagang pag-aaral ay dapat isagawa upang ma-verify ang puntong ito.

kinalabasan

Bilang resulta, mayroon kaming napakahusay na miniature converter na madaling magamit para paganahin ang iba't ibang device, halimbawa, para bumuo ng power bank sa lead battery na magcha-charge sa iyong mga mobile device. Kamakailan lamang, nagkaroon ako ng katulad na uri ng gawain, upang paganahin ang kagamitan para sa pagbaril sa field, upang hindi lubos na umasa sa mga baterya na nakapaloob sa kagamitan, at ang mga converter sa MP1584 chip ay ganap na nakayanan ang gawaing ito.

K1224PN1x - isang integrated circuit ay isang mababang DC hanggang mataas na AC converter at ginagamit upang kontrolin ang isang flat fluorescent lamp. Ang pagtaas ng boltahe ay isinasagawa gamit ang isang panlabas na inductance, kung saan ang mga pulso ng mataas na boltahe ng boltahe ay nabuo sa dalas ng panloob na generator ng bomba. Ang phase ng output boltahe ay kinokontrol ng phase switching generator. Ang dalas ng bawat generator ay tinutukoy ng panlabas na kapasidad. Ang IC ay naglalaman ng: dalawang self-oscillator na bumubuo ng pump frequency at ang switching period [...]

Ang 1156EU1 chip ay isang hanay ng mga functional na elemento na idinisenyo upang bumuo ng boost, step-down, o inverse type switching regulator. Ang device na K1156EU1T ay ginawa sa isang ceramic-metal case type 4112.16-3, at KR1156EU1 - sa isang plastic case type 283.16-2. MGA TAMPOK Idinisenyo para sa usang lalaki, mapalakas at baligtarin pagpapalit ng mga regulator Pagsasaayos ng boltahe ng output 1.25...40V Output kasalukuyang impulse………..<1,5А Входное напряжение ….2,5…40В […]

K1290EKxx, K1290EF1xx ay isang step-down switching voltage regulator para sa isang load na hanggang 3A, na idinisenyo upang gumana sa hanay ng temperatura ng case na minus 10 ... + 85 ° C (K1290ExxP) at minus 60 ... + 125 ° C (K1290ExxX). Nakapirming boltahe ng output: 3.3 V - K1290EK3.3 (A, B) P, K1290EK3.3X, 5 V - K1290EK5 (A, B) P, K1290EK5X, 12 V - K1290EK12 (A, B) P, 15 V - K1290EK1 A,B) MGA TAMPOK Programmable output boltahe mula 1.2 V hanggang […]

Ang UA78S40 ng Motorola at ang LM78S40 ng National Semionductor ay mga IC para sa mga general purpose switching converter. Ang UA78S40 (LM78S40) microcircuit ay nagbibigay-daan sa iyo na gumawa ng buck, boost at invert polarity pulse stabilized converter. Ang converter sa UA78S40 chip ay may malawak na hanay ng input at output boltahe. Ang boltahe ng input ay maaaring mag-iba mula 2.5 hanggang 40V, ang boltahe ng output mula 1.5 hanggang 40V. Schottky diode 1N5822 sa […]

Ang LM2576HV-ADJ Adjustable Switching Voltage Regulator (Blow-Down Pulse Width (PWM) Adjustable Voltage Regulator) ay may malawak na adjustable na hanay ng boltahe ng output mula 1.2V hanggang 50V na may pinakamataas na kasalukuyang output na 3A. Dahil ang stabilizer ay nagpapatakbo sa isang pulsed mode, ito ay may mataas na kahusayan at karaniwang nilagyan ng isang maliit na radiator na may isang lugar na hindi hihigit sa 100 cm2. Ang aparato ay may thermal protection at […]

Ang figure ay nagpapakita ng isang diagram ng isang simpleng converter ng boltahe. Ang CD4047 IC ay nagpapatakbo sa hindi matatag na multivibrator mode, mula sa output kung saan, sa antiphase, ang signal ay napupunta sa IRFZ44 MOSFET transistors, ang pagkarga nito ay normal (isang network transformer na may windings na konektado sa kabaligtaran, kung saan ang 220 winding ay nagiging pangalawa. ) 60-100 W step-up transpormer na may pangunahing paikot-ikot na 2 * 12V at isang gripo mula sa gitna.

Ang IC CAT3603 ay nagbibigay ng 30 mA bawat channel at nagpapatakbo ng may input na boltahe na 3 ... 5.5V. Ang tahimik na kasalukuyang pagkonsumo ng microcircuit ay napakaliit, 0.1 mA, na ginagawang posible na paganahin ito gamit ang isang maginoo na baterya. Operating conversion frequency 1MHz, converter efficiency 90%. Mayroong proteksyon ng output mula sa maikling circuit. Ang output current ng microcircuit ay kinokontrol gamit ang resistance R. Ipinapakita ng talahanayan ang mga halaga ng paglaban depende sa [...]

Mga converter ng dalas

Mula noong huling bahagi ng 1960s, ang mga frequency converter ay nagbago nang malaki, pangunahin bilang isang resulta ng pag-unlad ng microprocessor at semiconductor na teknolohiya, gayundin dahil sa kanilang pagbawas sa gastos.

Gayunpaman, ang mga pangunahing prinsipyo na pinagbabatayan ng mga frequency converter ay nanatiling pareho.

Kasama sa istruktura ng mga frequency converter ang apat na pangunahing elemento:

kanin. 1. Frequency converter block diagram

1. Ang rectifier ay bumubuo ng isang pulsating DC boltahe kapag nakakonekta sa isang single/three-phase AC power supply. Ang mga rectifier ay may dalawang pangunahing uri - pinamamahalaan at hindi pinamamahalaan.

2. Intermediate chain ng isa sa tatlong uri:

a) pag-convert ng rectifier boltahe sa direktang kasalukuyang.

b) pagpapatatag o pagpapakinis ng ripple DC boltahe at pagbibigay nito sa inverter.

c) pag-convert ng pare-pareho ang boltahe ng DC ng rectifier sa isang iba't ibang boltahe ng AC.

3. Inverter, na bumubuo sa dalas ng boltahe ng de-koryenteng motor. Ang ilang mga inverter ay maaari ring mag-convert ng isang nakapirming boltahe ng DC sa isang variable na boltahe ng AC.

4. Isang electronic control circuit na nagpapadala ng mga signal sa rectifier, intermediate circuit at inverter at tumatanggap ng mga signal mula sa mga elementong ito. Ang pagtatayo ng mga kinokontrol na elemento ay nakasalalay sa disenyo ng isang partikular na frequency converter (tingnan ang Fig. 2.02).

Karaniwan sa lahat ng frequency converter ay kontrolado ng lahat ng control circuit ang mga elemento ng semiconductor ng inverter. Ang mga frequency converter ay naiiba sa switching mode na ginagamit upang i-regulate ang boltahe ng supply ng motor.

Sa fig. 2, na nagpapakita ng iba't ibang mga prinsipyo ng pagbuo / kontrol ng converter, ang sumusunod na notasyon ay ginagamit:

1 - kinokontrol na rectifier,

2- hindi nakokontrol na rectifier,

3- intermediate circuit ng nagbabagong direktang kasalukuyang,

4- Intermediate circuit ng pare-pareho ang boltahe DC

5- intermediate circuit ng nagbabagong direktang kasalukuyang,

6- inverter na may amplitude-pulse modulation (AIM)

7- inverter na may pulse width modulation (PWM)

Kasalukuyang inverter (IT) (1+3+6)

Converter na may amplitude-pulse modulation (AIM) (1+4+7) (2+5+7)

PWM converter (PWM/VVCplus) (2+4+7)

kanin. 2. Iba't ibang mga prinsipyo ng pagbuo/kontrol ng mga frequency converter

Para sa pagkakumpleto, dapat na banggitin ang mga direktang converter, na walang intermediate circuit. Ang mga naturang converter ay ginagamit sa megawatt power range upang bumuo ng low-frequency supply voltage nang direkta mula sa 50 Hz mains, habang ang kanilang maximum output frequency ay humigit-kumulang 30 Hz.

Rectifier

Ang boltahe ng supply ng mains ay isang three-phase o single-phase AC boltahe na may nakapirming frequency (halimbawa, 3x400V/50Hz o 1x240V/50Hz); ang mga katangian ng mga boltahe na ito ay inilalarawan sa figure sa ibaba.

kanin. 3. Single-phase at three-phase AC boltahe

Sa figure, ang lahat ng tatlong mga phase ay inilipat mula sa bawat isa sa oras, ang phase boltahe ay patuloy na nagbabago ng direksyon, at ang dalas ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga panahon bawat segundo. Ang dalas ng 50 Hz ay nangangahulugan na mayroong 50 tuldok bawat segundo (50 x T), ibig sabihin. ang isang panahon ay tumatagal ng 20 milliseconds.

Ang rectifier ng frequency converter ay binuo alinman sa diodes, o sa thyristors, o sa isang kumbinasyon ng mga ito. Ang isang rectifier na binuo sa mga diode ay hindi nakokontrol, at sa thyristors ito ay kinokontrol. Kung ang parehong mga diode at thyristor ay ginagamit, ang rectifier ay semi-controlled.

Mga hindi nakokontrol na rectifier

kanin. 4. Mode ng pagpapatakbo ng diode.

Pinapayagan ng mga diode na dumaloy ang kasalukuyang sa isang direksyon lamang: mula sa anode (A) hanggang sa cathode (K). Tulad ng ilang iba pang mga aparatong semiconductor, hindi makokontrol ang dami ng kasalukuyang diode. Ang AC boltahe ay na-convert ng diode sa isang pulsating DC boltahe. Kung ang isang hindi nakokontrol na three-phase rectifier ay ibinibigay sa isang three-phase AC boltahe, pagkatapos ay ang DC boltahe ay din pulsate sa kasong ito.

kanin. 5. Hindi makontrol na rectifier

Sa fig. 5 ay nagpapakita ng isang hindi nakokontrol na three-phase rectifier na naglalaman ng dalawang grupo ng mga diode. Ang isang pangkat ay binubuo ng mga diode D1, D3 at D5. Ang isa pang pangkat ay binubuo ng mga diode D2, D4 at D6. Ang bawat diode ay nagsasagawa ng kasalukuyang para sa isang katlo ng oras ng pag-ikot (120°). Sa parehong mga grupo, ang mga diode ay nagsasagawa ng kasalukuyang sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod. Ang mga panahon kung saan ang parehong mga grupo ay nagtatrabaho ay inilipat sa pagitan nila ng 1/6 ng oras ng panahon ng T (60°).

Ang mga diode D1,3,5 ay bukas (conductive) kapag ang isang positibong boltahe ay inilapat sa kanila. Kung ang boltahe ng phase L ay umabot sa isang positibong peak value, kung gayon ang diode D ay bukas at ang terminal A ay natatanggap ang boltahe ng phase L1 Ang iba pang dalawang diode ay maaapektuhan ng reverse voltages ng U L1-2 at U L1-3

Ang parehong nangyayari sa pangkat ng mga diode D2,4,6. Sa kasong ito, ang terminal B ay tumatanggap ng negatibong boltahe ng phase. Kung sa sandaling ang phase L3 ay umabot sa limitasyon ng negatibong halaga, ang diode D6 ay bukas (nagsasagawa). Parehong iba pang mga diode ay apektado ng reverse voltages ng U L3-1 at U L3-2

Ang output boltahe ng isang hindi nakokontrol na rectifier ay katumbas ng pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng dalawang pangkat ng diode na ito. Ang average na halaga ng ripple DC boltahe ay 1.35 x mains boltahe.

kanin. 6. Output boltahe ng hindi nakokontrol na three-phase rectifier

Mga Kontroladong Rectifier

Sa mga kinokontrol na rectifier, ang mga diode ay pinapalitan ng mga thyristor. Tulad ng isang diode, ang isang thyristor ay pumasa sa kasalukuyang sa isang direksyon lamang - mula sa anode (A) hanggang sa cathode (K). Gayunpaman, sa kaibahan sa diode, ang thyristor ay may ikatlong elektrod na tinatawag na "gate" (G). Upang mabuksan ang thyristor, dapat ilapat ang isang senyas sa gate. Kung ang kasalukuyang dumadaloy sa thyristor, ipapasa ito ng thyristor hanggang sa maging zero ang kasalukuyang.

Ang kasalukuyang ay hindi maaaring magambala sa pamamagitan ng paglalapat ng isang senyas sa gate. Ginagamit ang mga thyristor sa parehong mga rectifier at inverters.

Ang isang control signal a ay inilalapat sa gate ng thyristor, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pagkaantala na ipinahayag sa mga degree. Ang mga degree na ito ay nagdudulot ng pagkaantala sa pagitan ng sandaling ang boltahe ay dumaan sa zero at ang oras kung kailan bukas ang thyristor.

kanin. 7. Mode ng pagpapatakbo ng thyristor

Kung ang anggulo a ay nasa hanay mula 0° hanggang 90°, kung gayon ang thyristor circuit ay ginagamit bilang isang rectifier, at kung ito ay nasa hanay mula 90° hanggang 300°, pagkatapos ay bilang isang inverter.

kanin. 8. Kinokontrol na three-phase rectifier

Ang isang kinokontrol na rectifier ay sa panimula ay pareho sa isang hindi nakokontrol, maliban na ang thyristor ay kinokontrol ng isang signal at nagsisimulang magsagawa mula sa sandali kapag ang isang maginoo na diode ay nagsimulang magsagawa, hanggang sa isang sandali na 30 ° pagkatapos ng boltahe zero crossing point .

Ang pagsasaayos ng halaga ng a ay nagbibigay-daan sa iyo na baguhin ang magnitude ng rectified boltahe. Ang kinokontrol na rectifier ay bumubuo ng pare-parehong boltahe, ang average na halaga ay 1.35 x mains voltage x cos α

kanin. 9. Output boltahe ng kinokontrol na three-phase rectifier

Kung ikukumpara sa isang hindi makontrol na rectifier, ang isang kinokontrol na rectifier ay may mas makabuluhang pagkalugi at nagpapakilala ng mas mataas na ingay sa network ng power supply, dahil sa isang mas maikling oras ng paglipas ng thyristor, ang rectifier ay kumukuha ng mas reaktibong kasalukuyang mula sa network.

Ang bentahe ng mga kinokontrol na rectifier ay ang kanilang kakayahang ibalik ang enerhiya sa supply network.

Intermediate chain

Ang intermediate circuit ay maaaring ituring bilang isang imbakan kung saan ang de-koryenteng motor ay maaaring makatanggap ng enerhiya sa pamamagitan ng inverter. Depende sa rectifier at inverter, mayroong tatlong posibleng intermediate circuit na mga prinsipyo ng disenyo.

Mga Inverter - kasalukuyang pinagmumulan (1-converter)

kanin. 10. Intermediate circuit ng variable na direktang kasalukuyang

Sa kaso ng mga inverters - kasalukuyang pinagkukunan, ang intermediate circuit ay naglalaman ng isang malaking inductance coil at ipinares lamang sa isang kinokontrol na rectifier. Pinapalitan ng inductor ang nagbabagong boltahe ng rectifier sa isang nagbabagong kasalukuyang DC. Ang boltahe ng motor ay tinutukoy ng pagkarga.

Inverters - mga pinagmumulan ng boltahe (U-converters)

kanin. 11. Intermediate DC boltahe circuit

Sa kaso ng mga inverters ng pinagmulan ng boltahe, ang intermediate circuit ay isang filter na naglalaman ng isang kapasitor at maaaring isama sa alinman sa dalawang uri ng rectifier. Pinapakinis ng filter ang pulsating DC boltahe (U21) ng rectifier.

Sa isang kinokontrol na rectifier, ang boltahe sa isang ibinigay na frequency ay pare-pareho at ibinibigay sa inverter bilang isang tunay na pare-pareho ang boltahe (U22) na may iba't ibang amplitude.

Sa mga hindi nakokontrol na rectifier, ang boltahe sa input ng inverter ay isang pare-pareho ang boltahe na may pare-pareho ang amplitude.

Intermediate circuit ng variable DC boltahe

kanin. 12. Intermediate circuit ng iba't ibang boltahe

Sa mga intermediate circuit na may iba't ibang direktang boltahe, posible na i-on ang isang chopper sa harap ng filter, tulad ng ipinapakita sa fig. 12.

Ang breaker ay naglalaman ng isang transistor na gumaganap bilang isang switch, na i-on at off ang boltahe ng rectifier. Kinokontrol ng control system ang chopper sa pamamagitan ng paghahambing ng nagbabagong boltahe pagkatapos ng filter (U v) sa input signal. Kung mayroong pagkakaiba, ang ratio ay nababagay sa pamamagitan ng pagbabago ng oras na naka-on ang transistor at ang oras na naka-off ito. Binabago nito ang epektibong halaga at ang magnitude ng pare-parehong boltahe, na maaaring ipahayag ng formula

U v \u003d U x t on / (t on + t off)

Kapag binuksan ng interrupter transistor ang kasalukuyang circuit, ginagawa ng filter inductor ang boltahe sa transistor na walang hanggan na malaki. Upang maiwasan ito, ang breaker ay protektado ng isang fast switching diode. Kapag nagbukas at nagsasara ang transistor, tulad ng ipinapakita sa Fig. 13, ang boltahe ang magiging pinakamataas sa mode 2.

kanin. 13. Kinokontrol ng transistor-breaker ang boltahe ng intermediate circuit

Pinapakinis ng intermediate circuit filter ang square wave pagkatapos ng breaker. Ang filter capacitor at inductor ay nagpapanatili ng boltahe na pare-pareho sa isang ibinigay na dalas.

Depende sa konstruksyon, ang intermediate circuit ay maaari ring magsagawa ng mga karagdagang function, na kinabibilangan ng:

Pag-decoupling ng rectifier mula sa inverter

Pagbabawas ng antas ng harmonika

Imbakan ng enerhiya upang limitahan ang pasulput-sulpot na load surges.

inverter

Ang inverter ay ang huling link sa frequency converter bago ang de-koryenteng motor at ang lugar kung saan nagaganap ang panghuling adaptasyon ng output boltahe.

Ang frequency converter ay nagbibigay ng normal na mga kondisyon sa pagpapatakbo sa buong hanay ng kontrol sa pamamagitan ng pag-adapt sa output voltage sa load mode. Pinapayagan ka nitong mapanatili ang pinakamainam na magnetization ng motor.

Mula sa intermediate circuit, natatanggap ng inverter

variable na direktang kasalukuyang,

Nag-iiba-iba ang boltahe ng DC o

Patuloy na boltahe ng DC.

Salamat sa inverter, sa bawat isa sa mga kasong ito, ang isang pagbabago ng halaga ay ibinibigay sa de-koryenteng motor. Sa madaling salita, ang nais na dalas ng boltahe na ibinibigay sa de-koryenteng motor ay palaging nilikha sa inverter. Kung ang kasalukuyang o boltahe ay variable, ang inverter ay bumubuo lamang ng nais na dalas. Kung ang boltahe ay pare-pareho, ang inverter ay lumilikha ng parehong nais na dalas at ang nais na boltahe para sa motor.

Kahit na ang mga inverters ay gumagana sa iba't ibang paraan, ang kanilang pangunahing istraktura ay palaging pareho. Ang mga pangunahing elemento ng inverters ay kinokontrol na mga aparatong semiconductor na konektado sa mga pares sa tatlong sangay.

Sa kasalukuyan, ang mga thyristor ay sa karamihan ng mga kaso ay pinalitan ng mga high-frequency na transistor, na nagagawang magbukas at magsara nang napakabilis. Ang dalas ng paglipat ay karaniwang nasa pagitan ng 300 Hz at 20 kHz, depende sa semiconductors na ginamit.

Ang mga semiconductor device sa inverter ay naka-on at naka-off sa pamamagitan ng mga signal na nabuo ng control circuit. Maaaring mabuo ang mga signal sa iba't ibang paraan.

kanin. 14. Maginoo intermediate circuit kasalukuyang inverter na may variable na boltahe.

Ang mga maginoo na inverters, na pangunahing naglilipat sa kasalukuyang intermediate circuit ng nagbabagong boltahe, ay naglalaman ng anim na thyristor at anim na capacitor.

Ang mga kapasitor ay nagpapahintulot sa mga thyristor na magbukas at magsara sa paraang ang kasalukuyang sa mga paikot-ikot na bahagi ay inilipat ng 120 degrees at dapat na iakma sa laki ng motor. Kapag pana-panahong inilalapat ang kasalukuyang sa mga terminal ng motor sa pagkakasunud-sunod na U-V, V-W, W-U, U-V..., nabubuo ang isang pasulput-sulpot na umiikot na magnetic field ng kinakailangang dalas. Kahit na ang kasalukuyang motor ay halos parisukat na alon, ang boltahe ng motor ay magiging halos sinusoidal. Gayunpaman, kapag ang kasalukuyang ay naka-on o naka-off, boltahe surge palaging nangyayari.

Ang mga capacitor ay pinaghihiwalay mula sa kasalukuyang pagkarga ng motor sa pamamagitan ng mga diode.

kanin. 15. Inverter para sa pagbabago o pare-pareho ang intermediate circuit boltahe at ang pagtitiwala ng output kasalukuyang sa switching frequency ng inverter

Ang mga inverter na may variable o pare-parehong intermediate circuit na boltahe ay naglalaman ng anim na elemento ng paglipat at, anuman ang uri ng mga semiconductor device na ginamit, halos pareho ang gumagana. Binubuksan at isinasara ng control circuit ang mga semiconductor device gamit ang iba't ibang paraan ng modulation, at sa gayon ay binabago ang output frequency ng frequency converter.

Ang unang paraan ay para sa pagbabago ng boltahe o kasalukuyang sa intermediate circuit.

Ang mga agwat kung saan bukas ang mga indibidwal na semiconductor ay nakaayos sa isang sequence na ginamit upang makuha ang nais na dalas ng output.

Ang switching sequence na ito ng mga semiconductor device ay kinokontrol ng magnitude ng pagbabago ng boltahe o kasalukuyang ng intermediate circuit. Sa pamamagitan ng paggamit ng isang boltahe na kinokontrol na oscillator, ang dalas ay palaging sumusunod sa amplitude ng boltahe. Ang ganitong uri ng inverter control ay tinatawag na pulse amplitude modulation (PAM).

Para sa isang nakapirming intermediate circuit boltahe, isa pang pangunahing paraan ang ginagamit. Nagiging variable ang boltahe ng motor sa pamamagitan ng paglalapat ng intermediate circuit na boltahe sa mga windings ng motor para sa mas mahaba o mas maikling panahon.

kanin. 16 Amplitude at pulse width modulation

Ang dalas ay binago sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga boltahe na pulso sa kahabaan ng axis ng oras - positibo sa isang kalahating ikot at negatibo sa panahon ng isa pa.

Dahil binabago ng pamamaraang ito ang tagal (lapad) ng mga pulso ng boltahe, tinatawag itong pulse-width modulation (PWM). Ang modulasyon ng PWM (at mga kaugnay na pamamaraan tulad ng PWM na kinokontrol ng sine) ay ang pinakakaraniwang paraan upang magmaneho ng inverter.

Sa PWM modulation, tinutukoy ng control circuit ang mga oras ng paglipat ng mga semiconductor device sa intersection ng sawtooth boltahe at ang superimposed sinusoidal reference voltage (sinusoidally controlled PWM). Ang iba pang mga promising PWM modulation method ay binagong pulse width modulation method tulad ng WC at WC plus na binuo ng Danfoss Corporation.

mga transistor

Dahil ang mga transistor ay maaaring lumipat sa mataas na bilis, ang electromagnetic interference na nangyayari kapag ang "pulsing" (motor magnetization) ay nabawasan.

Ang isa pang bentahe ng mataas na dalas ng paglipat ay ang kakayahang umangkop sa pag-modulate ng output boltahe ng frequency converter, na nagpapahintulot sa isang sinusoidal motor na kasalukuyang magawa, habang ang control circuit ay kailangan lamang na buksan at isara ang mga inverter transistors.

Ang dalas ng paglipat ng inverter ay isang tabak na may dalawang talim, dahil ang mga mataas na frequency ay maaaring humantong sa pag-init ng motor at mataas na boltahe na mga taluktok. Kung mas mataas ang dalas ng paglipat, mas mataas ang mga pagkalugi.

Sa kabilang banda, ang mababang dalas ng paglipat ay maaaring magresulta sa malakas na ingay ng tunog.

Ang mga high-frequency transistor ay maaaring nahahati sa tatlong pangunahing grupo:

Bipolar transistors (LTR)

Mga Unipolar MOSFET (MOS-FET)

Mga Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs)

IGBT transistors ay kasalukuyang ang pinaka-malawak na ginagamit dahil sila ay pinagsama ang pagmamaneho katangian ng MOS-FET transistors sa output katangian ng LTR transistors; bilang karagdagan, mayroon silang tamang hanay ng kapangyarihan, angkop na kondaktibiti at dalas ng paglipat, na lubos na nagpapadali sa kontrol ng mga modernong frequency converter.

Sa kaso ng mga IGBT, ang mga elemento ng inverter at ang mga kontrol ng inverter ay inilalagay sa isang molded module na tinatawag na "Intelligent Power Module" (IPM).

Pulse amplitude modulation (AIM)

Ang pulse-amplitude modulation ay ginagamit para sa mga frequency converter na may iba't ibang intermediate circuit boltahe.

Sa mga frequency converter na may hindi nakokontrol na mga rectifier, ang output boltahe amplitude ay nabuo sa pamamagitan ng isang intermediate circuit breaker, at kung ang rectifier ay kinokontrol, ang amplitude ay direktang nakuha.

kanin. 20. Pagbuo ng boltahe sa mga frequency converter na may breaker sa intermediate circuit

Ang transistor (breaker) sa fig. 20 ay naka-unlock o naka-lock ng control at regulation circuit. Ang mga oras ng paglipat ay nakasalalay sa nominal na halaga (input signal) at ang sinusukat na signal ng boltahe (aktwal na halaga). Ang aktwal na halaga ay sinusukat sa buong kapasitor.

Ang inductor at capacitor ay kumikilos bilang isang filter na nagpapakinis ng mga ripples ng boltahe. Ang peak boltahe ay nakasalalay sa oras ng pagbubukas ng transistor, at kung ang nominal at aktwal na mga halaga ay naiiba sa bawat isa, ang breaker ay gumagana hanggang sa maabot ang kinakailangang antas ng boltahe.

Kontrol ng dalas

Ang dalas ng output boltahe ay binago ng inverter sa panahon, at ang mga semiconductor switching device ay nagpapatakbo ng maraming beses sa panahon.

Ang tagal ng panahon ay maaaring iakma sa dalawang paraan:

1.Direktang input o

2.Paggamit ng variable na boltahe ng DC na proporsyonal sa input signal.

kanin. 21a. Kontrol ng dalas na may intermediate circuit boltahe

Ang Pulse Width Modulation ay ang pinakakaraniwang paraan upang makabuo ng three-phase voltage na may naaangkop na frequency.

Sa pulse-width modulation, ang pagbuo ng kabuuang boltahe ng intermediate circuit (≈ √2 x U mains) ay tinutukoy ng tagal at dalas ng paglipat ng mga elemento ng kuryente. Ang PWM pulse repetition rate sa pagitan ng on at off ay variable at nagbibigay-daan para sa regulasyon ng boltahe.

Mayroong tatlong pangunahing mga opsyon para sa pagtatakda ng mga switching mode sa isang inverter na kinokontrol ng pulse-width modulation.

1. Sinusoidally controlled PWM

2. Kasabay na PWM

3.Asynchronous na PWM

Ang bawat sangay ng isang three-phase PWM inverter ay maaaring magkaroon ng dalawang magkaibang estado (on at off).

Tatlong switch ang bumubuo ng walong posibleng kumbinasyon ng switching (2 3), at samakatuwid ay walong digital voltage vectors sa output ng inverter o sa stator winding ng konektadong motor. Gaya ng ipinapakita sa fig. 21b, ang mga vector na ito 100, 110, 010, 011, 001, 101 ay nasa mga sulok ng circumscribed hexagon, gamit ang mga vector 000 at 111 bilang mga zero.

Sa kaso ng paglipat ng mga kumbinasyon 000 at 111, ang parehong potensyal ay nilikha sa lahat ng tatlong output terminal ng inverter - alinman sa positibo o negatibo na may paggalang sa intermediate circuit (tingnan ang Fig. 21c). Para sa isang de-koryenteng motor, nangangahulugan ito ng isang epekto na malapit sa isang maikling circuit ng mga terminal; Ang isang boltahe ng 0 V ay inilalapat din sa mga windings ng motor.

Sinusoidally na kinokontrol na PWM

Sa sinusoidal na kinokontrol na PWM, isang sinusoidal reference voltage (Us) ang ginagamit upang himukin ang bawat output ng inverter. Ang tagal ng panahon ng sinusoidal na boltahe ay tumutugma sa kinakailangang pangunahing dalas ng output boltahe. Ang boltahe ng sawtooth (UD) ay inilalapat sa tatlong reference na boltahe, tingnan ang fig. 22.

kanin. 22. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng sinusoidally controlled PWM (na may dalawang reference na boltahe)

Kapag ang boltahe ng sawtooth at ang sinusoidal reference na mga boltahe ay nag-cross, ang mga semiconductor na aparato ng mga inverters ay maaaring bukas o sarado.

Ang mga intersection ay tinutukoy ng mga elektronikong elemento ng control board. Kung ang boltahe ng sawtooth ay mas malaki kaysa sa sinusoidal na boltahe, kung gayon habang bumababa ang boltahe ng sawtooth, ang mga pulso ng output ay nagbabago mula sa positibo patungo sa negatibo (o mula sa negatibo patungo sa positibo), upang ang output boltahe ng frequency converter ay tinutukoy ng intermediate circuit boltahe .

Ang output boltahe ay iba-iba sa pamamagitan ng ratio sa pagitan ng tagal ng bukas at saradong estado, at ang ratio na ito ay maaaring baguhin upang makuha ang kinakailangang boltahe. Kaya, ang amplitude ng negatibo at positibong pulso ng boltahe ay palaging tumutugma sa kalahati ng boltahe ng intermediate circuit.

kanin. 23. Output boltahe ng sinusoidally na kinokontrol na PWM

Sa mababang mga frequency ng stator, tumataas ang off time at maaaring maging napakatagal na hindi posible na mapanatili ang dalas ng boltahe ng sawtooth.

Pinatataas nito ang panahon ng walang boltahe, at ang motor ay tatakbo nang hindi pantay. Upang maiwasan ito, sa mababang frequency, maaari mong doblehin ang dalas ng boltahe ng sawtooth.

Ang boltahe ng phase sa mga terminal ng output ng frequency converter ay tumutugma sa kalahati ng intermediate circuit boltahe na hinati ng √2, i.e. katumbas ng kalahati ng boltahe ng mains. Ang line-to-line na boltahe sa mga output terminal ay √3 beses ang line-to-line na boltahe, i.e. katumbas ng boltahe ng mains na pinarami ng 0.866.

Ang isang inverter na kinokontrol ng PWM na eksklusibong gumagana sa isang modulated na boltahe ng sanggunian ng sine-wave ay maaaring magbigay ng boltahe na katumbas ng 86.6% ng na-rate na boltahe (tingnan ang Larawan 23).

Kapag gumagamit ng pure sine modulation, hindi maabot ng output voltage ng frequency converter ang boltahe ng motor dahil ang output voltage ay magiging 13% din na mas mababa.

Gayunpaman, ang kinakailangang karagdagang boltahe ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng bilang ng mga pulso kapag ang dalas ay lumampas sa halos 45 Hz, ngunit ang pamamaraang ito ay may ilang mga disadvantages. Sa partikular, nagiging sanhi ito ng isang hakbang na pagbabago sa boltahe, na humahantong sa hindi matatag na operasyon ng de-koryenteng motor. Kung ang bilang ng mga pulso ay bumababa, ang mas mataas na mga harmonika sa output ng frequency converter ay tumaas, na nagpapataas ng mga pagkalugi sa motor.

Ang isa pang paraan upang malutas ang problemang ito ay ang paggamit ng iba pang reference na boltahe sa halip na tatlong sinusoidal. Ang mga stress na ito ay maaaring maging anumang hugis (halimbawa, trapezoidal o stepped).

Halimbawa, ang isang karaniwang sanggunian ng boltahe ay gumagamit ng ikatlong harmonic ng isang sinusoidal na sanggunian ng boltahe. Upang makakuha ng naturang switching mode ng mga semiconductor device ng inverter, na magpapataas ng output boltahe ng frequency converter, posible sa pamamagitan ng pagtaas ng amplitude ng sinusoidal reference voltage ng 15.5% at pagdaragdag ng ikatlong harmonic dito.

Kasabay na PWM

Ang pangunahing kahirapan sa paggamit ng sinusoidally controlled na pamamaraan ng PWM ay ang pangangailangan upang matukoy ang pinakamainam na halaga ng oras ng paglipat at ang anggulo para sa boltahe sa isang naibigay na panahon. Ang mga oras ng paglipat na ito ay dapat itakda sa paraang hindi bababa sa mas matataas na harmonic ang pinapayagan. Ang switching mode na ito ay pinananatili lamang para sa isang partikular na (limitadong) frequency range. Ang operasyon sa labas ng saklaw na ito ay nangangailangan ng paggamit ng ibang paraan ng paglipat.

Asynchronous na PWM

Ang pangangailangan para sa field orientation at system responsiveness sa mga tuntunin ng torque at speed control ng three-phase AC drive (kabilang ang servo drives) ay nangangailangan ng isang hakbang na pagbabago sa amplitude at anggulo ng boltahe ng inverter. Ang paggamit ng "normal" o kasabay na PWM switching mode ay hindi nagpapahintulot sa paghakbang sa amplitude at anggulo ng boltahe ng inverter.

Ang isang paraan upang matugunan ang pangangailangang ito ay ang asynchronous na PWM, kung saan sa halip na i-synchronize ang output voltage modulation sa output frequency, gaya ng karaniwang ginagawa upang mabawasan ang harmonics sa isang motor, ang vector voltage control cycle ay modulated, na nagreresulta sa synchronous coupling sa output frequency. .

Mayroong dalawang pangunahing variant ng asynchronous PWM:

SFAVM (Stator Flow-oriented Asynchronous Vector Modulation = (synchronous vector modulation na naka-orient sa stator flux)

60° AVM (Asynchronous Vector Modulation = asynchronous vector modulation).

Ang SFAVM ay isang space-vector modulation method na nagpapahintulot sa boltahe, amplitude at anggulo ng inverter na magbago nang random ngunit sunud-sunod sa panahon ng commutation. Nakakamit nito ang mas mataas na mga dynamic na katangian.

Ang pangunahing layunin ng paggamit ng modulasyon na ito ay upang i-optimize ang stator flux gamit ang stator voltage habang binabawasan ang torque ripple, dahil ang angle deviation ay nakasalalay sa switching sequence at maaaring magdulot ng pagtaas ng torque ripple. Samakatuwid, ang commutation sequence ay dapat kalkulahin sa paraang mabawasan ang vector angle deviation. Ang paglipat sa pagitan ng mga vector ng boltahe ay batay sa pagkalkula ng nais na magnetic flux path sa stator ng motor, na siya namang tumutukoy sa metalikang kuwintas.

Ang kawalan ng nakaraang, maginoo PWM power system ay ang paglihis ng amplitude ng stator magnetic flux vector at ang magnetic flux angle. Ang mga paglihis na ito ay negatibong nakakaapekto sa umiikot na patlang (torque) sa puwang ng hangin ng motor at nagdulot ng torque ripple. Ang impluwensya ng U amplitude deviation ay bale-wala at maaari pang mabawasan sa pamamagitan ng pagtaas ng dalas ng paglipat.

Pagbuo ng boltahe ng motor

Ang matatag na operasyon ay tumutugma sa regulasyon ng boltahe ng vector ng makina U wt upang ito ay naglalarawan ng isang bilog (tingnan ang Fig. 24).

Ang boltahe vector ay nailalarawan sa pamamagitan ng magnitude ng boltahe ng de-koryenteng motor at ang bilis ng pag-ikot, na tumutugma sa dalas ng pagpapatakbo sa isinasaalang-alang na punto ng oras. Ang boltahe ng motor ay nabuo sa pamamagitan ng paglikha ng mga average na halaga gamit ang mga maikling pulso mula sa mga katabing vector.

Ang pamamaraang Danfoss SFAVM ay may mga sumusunod na tampok, bukod sa iba pa:

Ang boltahe vector ay maaaring iakma sa amplitude at phase nang hindi lumilihis mula sa itinakdang target.

Ang switching sequence ay palaging nagsisimula sa 000 o 111. Ito ay nagpapahintulot sa boltahe vector na magkaroon ng tatlong switching mode.

Ang average na halaga ng vector ng boltahe ay nakuha gamit ang mga maikling pulso ng mga kalapit na vector, pati na rin ang mga zero vector 000 at 111.

Control scheme

Ang control circuit, o control board, ay ang ikaapat na pangunahing elemento ng frequency converter, na idinisenyo upang malutas ang apat na mahahalagang gawain:

Kontrol ng mga elemento ng semiconductor ng frequency converter.

Komunikasyon sa pagitan ng mga frequency converter at mga peripheral na device.

Pangongolekta ng data at pagbuo ng mga mensahe ng error.

Nagsasagawa ng mga function ng pagprotekta sa frequency converter at ng de-koryenteng motor.

Ang mga microprocessor ay nadagdagan ang bilis ng control circuit, makabuluhang pinalawak ang saklaw ng mga drive at binawasan ang bilang ng mga kinakailangang kalkulasyon.

Ang microprocessor ay binuo sa frequency converter at palaging natutukoy ang pinakamainam na pattern ng pulso para sa bawat operating state.

Control circuit para sa AIM frequency converter

kanin. 25 Operating prinsipyo ng control circuit para sa isang intermediate circuit na kinokontrol ng isang breaker.

Sa fig. Ang 25 ay nagpapakita ng isang frequency converter na may AIM control at isang intermediate circuit breaker. Kinokontrol ng control circuit ang converter (2) at ang inverter (3).

Ang kontrol ay batay sa agarang halaga ng intermediate circuit boltahe.

Ang intermediate circuit boltahe ay nagtutulak ng isang circuit na nagsisilbing memory address counter para sa pag-iimbak ng data. Iniimbak ng memorya ang mga pagkakasunud-sunod ng output para sa pattern ng pulso ng inverter. Kapag ang intermediate circuit boltahe ay nadagdagan, ang pagbibilang ay mas mabilis, ang sequence ay nagtatapos nang mas maaga, at ang output frequency ay tumataas.

Sa pagsasaalang-alang sa kontrol ng chopper, ang intermediate circuit na boltahe ay unang inihambing sa nominal na halaga ng signal ng sanggunian ng boltahe. Ang boltahe signal na ito ay inaasahang magbibigay ng tamang output boltahe at dalas. Kung ang reference signal at ang intermediate circuit signal ay binago, ang PI controller ay nagpapaalam sa circuit na ang cycle time ay kailangang baguhin. Ito ay nagiging sanhi ng intermediate circuit na boltahe upang umangkop sa reference signal.

Ang isang karaniwang paraan ng modulasyon para sa pagkontrol sa isang frequency converter ay pulse amplitude modulation (PAM). Ang Pulse Width Modulation (PWM) ay isang mas modernong paraan.

Kontrol sa field (kontrol ng vector)

Ang kontrol ng vector ay maaaring ayusin sa maraming paraan. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga pamamaraan ay ang pamantayan na ginagamit kapag kinakalkula ang mga halaga ng aktibong kasalukuyang, magnetizing kasalukuyang (magnetic flux) at metalikang kuwintas.

Kapag inihambing ang mga DC motor at tatlong-phase na asynchronous na motor (Larawan 26), natukoy ang ilang mga problema. Sa direktang kasalukuyang, ang mga parameter na mahalaga para sa pagbuo ng torque - magnetic flux (F) at armature current - ay naayos na may kaugnayan sa laki at lokasyon ng phase at tinutukoy ng oryentasyon ng mga windings ng paggulo at ang posisyon ng carbon mga brush (Larawan 26a).

Sa isang DC motor, ang armature current at ang kasalukuyang lumilikha ng magnetic flux ay matatagpuan sa tamang mga anggulo sa bawat isa at ang kanilang mga halaga ay hindi masyadong malaki. Sa isang asynchronous electric motor, ang posisyon ng magnetic flux (F) at ang rotor current (I,) ay nakasalalay sa load. Gayundin, sa kaibahan sa isang DC motor, ang mga anggulo ng phase at kasalukuyang ay hindi maaaring direktang matukoy mula sa laki ng stator.

kanin. 26. Paghahambing ng isang DC machine at isang AC induction machine

Gayunpaman, sa tulong ng isang modelo ng matematika, posibleng kalkulahin ang metalikang kuwintas mula sa ugnayan sa pagitan ng magnetic flux at kasalukuyang stator.

Mula sa sinusukat na kasalukuyang stator (l s), ang isang bahagi (l w) ay nakikilala, na lumilikha ng isang metalikang kuwintas na may magnetic flux (F) sa tamang mga anggulo sa pagitan ng dalawang variable na ito (l c). Lumilikha ito ng magnetic flux ng electric motor (Larawan 27).

kanin. 27. Pagkalkula ng kasalukuyang mga bahagi para sa kontrol sa field

Sa dalawang kasalukuyang sangkap na ito, ang metalikang kuwintas at ang magnetic flux ay maaaring malayang maimpluwensyahan. Gayunpaman, dahil sa tiyak na pagiging kumplikado ng mga kalkulasyon batay sa dynamic na modelo ng de-koryenteng motor, ang mga naturang kalkulasyon ay cost-effective lamang sa mga digital drive.

Dahil ang load-independent excitation control ay pinaghihiwalay mula sa torque control sa pamamaraang ito, posible na dynamic na kontrolin ang isang induction motor sa parehong paraan tulad ng isang DC motor - kung mayroong isang signal ng feedback. Ang pamamaraang ito ng pagkontrol sa isang three-phase AC motor ay may mga sumusunod na pakinabang:

Magandang tugon sa mga pagbabago sa pagkarga

Tumpak na kontrol ng kapangyarihan

Buong torque sa zero speed

Ang pagganap ay maihahambing sa mga DC drive.

V/f at kontrol ng flux vector

Sa mga nagdaang taon, ang mga sistema ng kontrol sa bilis para sa tatlong-phase na AC motor ay binuo batay sa dalawang magkaibang mga prinsipyo ng kontrol:

normal na V/f control, o SCALAR control, at flux vector control.

Ang parehong mga pamamaraan ay may sariling mga pakinabang, depende sa partikular na pagganap ng drive (dynamics) at mga kinakailangan sa katumpakan.

Ang V/f control ay may limitadong speed control range (humigit-kumulang 1:20) at ibang control principle (compensation) ang kailangan sa mababang bilis. Gamit ang pamamaraang ito, medyo madaling iakma ang frequency converter sa motor, at ang regulasyon ay immune sa mga agarang pagbabago sa pagkarga sa buong saklaw ng bilis.

Sa mga drive na kinokontrol ng flux, ang frequency converter ay dapat na tumpak na i-configure para sa motor, na nangangailangan ng detalyadong kaalaman sa mga parameter ng motor. Ang mga karagdagang bahagi ay kailangan din upang matanggap ang signal ng feedback.

Ang ilang mga pakinabang ng ganitong uri ng kontrol:

Mabilis na tugon sa mga pagbabago sa bilis at malawak na hanay ng bilis

Mas mahusay na dynamic na tugon sa mga pagbabago sa direksyon

Ang isang solong prinsipyo ng kontrol ay ibinibigay sa buong saklaw ng bilis.

Para sa gumagamit, ang pinakamahusay na solusyon ay isang kumbinasyon ng mga pinakamahusay na katangian ng parehong mga prinsipyo. Maliwanag, ang step load/unload stability sa buong hanay ng bilis, na karaniwang isang malakas na punto ng V/f control, at isang mabilis na pagtugon sa mga pagbabago sa speed reference (tulad ng sa field control) ay parehong kinakailangan.

Kapag nagdidisenyo ng mga elektronikong aparato, madalas na kinakailangan ang isang power supply na may iba't ibang mga boltahe ng output. Ang mga DC-DC converter sa mga switching capacitor ay malawakang ginagamit sa mga modernong device, na ginagawang posible na makabuo ng kinakailangang boltahe mula sa isang pinagmumulan ng kuryente. Tinatalakay ng artikulo ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng naturang mga converter, ang kanilang mga teknikal na katangian at mga aplikasyon.

Isaalang-alang natin ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng converter gamit ang halimbawa ng laganap na ICL7660 / MAX1044 microcircuit na may pinalawak na pag-andar. Ang MAX1044 chip ay naiiba sa ICL7660 sa pagkakaroon ng Boost input (pagtaas ng dalas ng panloob na oscillator). Ang block diagram ng ICL7660 chip ay ipinapakita sa Fig. 1.

Ang circuit ay naglalaman ng apat na power MOS switch na kinokontrol ng mga elemento ng logic at isang boltahe level shifter, na gumagana sa isang frequency na nakuha sa pamamagitan ng paghahati sa dalawa ang frequency ng master RC oscillator. Pinapayagan ka nitong makabuo ng mga control pulse na may mga kinakailangang katangian na "meander" at i-optimize ang pagkonsumo ng master RC oscillator, ang dalas ng pagpapatakbo kung saan walang mga panlabas na elemento ay 10 kHz. Ang isang panloob na regulator ng boltahe ay kinakailangan upang matiyak ang pagpapatakbo ng microcircuit mula sa isang mapagkukunan na may pinababang boltahe.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng microcircuit sa mode ng isang perpektong boltahe inverter ay isasaalang-alang ayon sa functional diagram na ipinapakita sa Fig. 2.

Kapag ang mga key S1 at S3 ay sarado at ang mga key na S2 at S4 ay binuksan sa unang kalahati ng cycle, ang panlabas na capacitor C1 ay sinisingil mula sa power source hanggang sa boltahe V +, at kapag ang mga key na S2 at S4 ay sarado at ang mga susi na S1 at S3 ay binuksan sa ikalawang kalahati ng cycle, ang capacitor C1 ay nagpapadala ng bahagyang singil nito sa panlabas na kapasitor C2, na nagbibigay ng boltahe -V + sa V OUT pin ng microcircuit. Ang tinukoy na mga halaga ng boltahe ay tumutugma sa matatag na estado.

Ang enerhiya na inilipat ng capacitor C1 sa isang cycle ay tinutukoy gamit ang expression

(1)

Ang isa sa mga pangunahing tagapagpahiwatig ng converter ay ang conversion factor

(2)

kung saan U out - boltahe sa output ng converter sa isang load kasalukuyang katumbas ng i; Lumabas ka.id. - boltahe sa output ng isang perpektong converter (para sa isang inverter U out.id. = -U in).

Mula sa expression (2) makikita na ang mataas na halaga ng conversion coefficient ay nakakamit kapag U out(i) = U out.id. , ibig sabihin. sa V1 = V2. Gayunpaman, tulad ng makikita mula sa expression (1), sa kasong ito, ang enerhiya na inilipat ng kapasitor C1 ay bumababa, na nagpapahirap upang matiyak ang isang mataas na halaga ng koepisyent ng conversion. Ang isang pagtaas sa enerhiya na inilipat ng kapasitor ay posible sa pamamagitan ng pagtaas ng capacitance C1 o ang operating frequency. Sa unang kaso, ang mga sukat ng kapasitor ay tumaas at, dahil dito, ang mga sukat ng converter. Sa pangalawang kaso, ang mga pagkalugi ng enerhiya ay tumaas sa isang tunay na aparato, na binabawasan ang kahusayan nito.

kung saan ang P out ay ang kapangyarihan na inihatid sa load; Pin - kapangyarihan na natupok mula sa pinagmumulan ng kuryente.

Makikita mula sa pagsusuri na kapag bumubuo ng isang tiyak na aparato ng conversion, kinakailangan upang i-optimize ang mga halaga ng dalas ng pagpapatakbo at kapasidad ng kapasitor C1. Upang gawin ito, kinakailangan upang magbigay ng posibilidad na baguhin ang dalas ng pagpapatakbo alinsunod sa mga halaga ng mga boltahe ng operating at natupok na mga alon.

Isaalang-alang ang mga de-koryenteng katangian ng ICL7660 microcircuit, kasama ayon sa test circuit na ipinapakita sa Fig. 3.

Talahanayan 1. Maikling mga de-koryenteng katangian ng microcircuit sa V + \u003d 5V, C OSC \u003d 0

Ang mga tipikal na dependence ng mga de-koryenteng katangian ng ICL7660 chip ay ipinapakita sa Fig. 4-8.

Ang ibinigay na mga dependence ay nagbibigay-daan upang pinuhin ang mga parameter ng converter para sa mga tiyak na halaga ng operating voltages at natupok na mga alon.

Isaalang-alang natin ang mga tipikal na circuit para sa paglipat sa ICL7660 chip.

boltahe inverter

Ang circuit para sa paglipat sa microcircuit sa boltahe inverter mode ay ipinapakita sa Fig. 9.

Ang inverter ay nagbibigay ng boltahe na output V OUT katumbas ng -V + sa hanay na 1.5V

Ang output impedance ng microcircuit ay depende sa DC mode at sa reactance ng capacitor C1.

(3)

Kaya, para sa nominal C1 \u003d 10 microfarads at ang dalas f \u003d 10 kHz X C \u003d 3.18 Ohm. Upang maalis ang epekto ng capacitor C1 sa output impedance, kinakailangan na ang X C

Upang patakbuhin ang microcircuit sa hanay ng 1.5V

Nabawasan ang impedance ng output

Upang mabawasan ang resistensya ng output, maaari mong ilapat ang parallel na koneksyon ng microcircuits, na ipinapakita sa Fig. 10.

Ang output impedance ng naturang circuit ay depende sa bilang ng mga microcircuits na konektado sa parallel. n at tinukoy gamit ang isang expression.

(4)

Ipinapakita ng figure na ang kapasitor C1 ay indibidwal para sa bawat microcircuit, at ang kapasitor C2 ay karaniwan. Ang itinuturing na pagsasama ng mga microcircuits ay nagbibigay-daan upang mapataas ang kasalukuyang output, ang kadahilanan ng conversion at ang kahusayan ng converter.

Chip cascading

Upang mapataas ang boltahe ng output, maaari mong gamitin ang cascading ng microcircuits, na ipinapakita sa Fig. 11.

Ang output boltahe ng naturang converter ay -nV +. Dahil sa pinahihintulutang hanay ng 1.5V

Mga Doble ng Boltahe

Upang makakuha ng positibong boltahe mula sa isang negatibong mapagkukunan ng boltahe, pati na rin ang pagdodoble ng boltahe, ang microcircuit ay naka-on, na ipinapakita sa Fig. 12.

Sa mga pin 8 at 3, isang boltahe ang nabuo V OUT \u003d -V -, at sa mga pin 8 at 5 V OUT \u003d -2V -. Ang diode ay kinakailangan upang matiyak ang paunang yugto ng operasyon ng microcircuit. Sa ilang mga kaso, maginhawang gamitin ang switching circuit na ipinapakita sa Fig. 13.

Ang output boltahe ng naturang converter ay 2V + -2V F, kung saan ang V F ay ang pagbagsak ng boltahe sa diode sa pasulong na direksyon (para sa mga diode ng silikon V F \u003d 0.5-0.7V).

Mga divider ng boltahe

Gamit ang ICL7660 chip, maaari kang makakuha ng isang malakas na divider ng boltahe kapag binuksan mo ito, tulad ng ipinapakita sa Fig.14.

Pinagsamang mga mapagkukunan ng boltahe

Ang ICL7660 chip ay nagpapahintulot sa iyo na makatanggap ng mga boltahe na may iba't ibang mga rating. Ang isa sa mga pagpipilian sa paglipat ay ipinapakita sa Fig.15.

Sa boltahe converter na ipinapakita sa figure, ang mga boltahe - (V + -V F) at 2V + -2V F ay nabuo.

Pagpapatakbo ng buffer

Tulad ng makikita mula sa materyal na tinalakay sa itaas, ang mga converter na may mga switched capacitor ay may mga nababaligtad na katangian. Pinapayagan ka nitong ipatupad ang buffer mode ng kanilang operasyon, isa sa mga pagpipilian kung saan ipinapakita sa Fig.16.

Ang aparato ay pinalakas mula sa pinagmulan V IN , na nagbibigay ng boltahe V OUT (ika-5 na output ng n-th microcircuit) at V + (ika-8 na output ng unang microcircuit) - boltahe ng recharge ng baterya. Kapag nabigo ang supply boltahe o ang power supply ay nadiskonekta, ang boltahe V OUT ay bubuo mula sa boltahe ng baterya V + .

Pagbabago ng dalas ng generator ng ICL7660

Ang mga parameter ng itinuturing na mga converter ay nakasalalay sa dalas ng microcircuit generator. Ang pag-asa ng kahusayan sa dalas ay ipinapakita sa Fig.6.

Ito ay makikita mula sa figure na may isang output kasalukuyang ng 1 mA, mataas na kahusayan ay ibinigay sa mga frequency sa ibaba 1 kHz. Sa mas mataas na frequency, ang mga pagkalugi sa generator at power switch control circuits ay nagbabawas sa pangkalahatang kahusayan. Upang makamit ang mataas na kahusayan sa partikular na kaso na ito, kinakailangan upang bawasan ang dalas ng pagpapatakbo ng converter. Ang dalas ng pagpapatakbo ay maaaring bawasan gamit ang isang panlabas na oscillator o sa pamamagitan ng pagkonekta sa C OSC tulad ng ipinapakita sa Fig.3.

Ang isang mas simpleng paraan ay ang paggamit ng isang panlabas na kapasitor, ang kapasidad nito ay maaaring matukoy mula sa graph na ipinapakita sa Fig. 8.

Para sa kaso na isinasaalang-alang sa itaas, ang dalas ng pagpapatakbo na katumbas ng 1 kHz ay nakamit sa pamamagitan ng pagkonekta sa isang panlabas na kapasitor na may kapasidad na C OSC \u003d 100pF. Kapag inilalapat ang pamamaraang ito, dapat itong isaalang-alang na sa C OSC na higit sa 1000pF, ang kapasidad ng mga capacitor C1 at C2 ay dapat tumaas sa 100 microfarads.

Ang itinuturing na paraan ng pagbabago ng dalas ng generator ay ginagamit sa mga micropower device upang matiyak ang isang mataas na kahusayan ng converter.

Sa ilang mga kaso, ang dalas ng pagpapatakbo ng converter ay dapat na tumaas. Sa mga kasong ito, posibleng gamitin ang C1 at C2 ng mas maliit na kapasidad at samakatuwid ay mas maliliit na dimensyon. Binabawasan din nito ang mga antas ng ingay ng generator sa mga audio system. Ang pinakamadaling paraan upang mapataas ang dalas ay gamit ang Boost pin sa MAX1044. Kapag ang key S1 ay sarado (Larawan 3), ang operating frequency ng microcircuit ay tumataas ng 6 na beses.

Mababang Power Mode

Kapag tumatakbo sa standby mode, kailangang bawasan ang kuryenteng natupok ng converter. Ang ilang microcircuits ay may SD input, kung saan maaari mong bawasan ang kasalukuyang pagkonsumo sa mga unit ng microamp. Ang low power mode ay maaari ding ipatupad gamit ang OSC input. Ang mga opsyon para sa pagpapatupad ng mode na ito kapag gumagamit ng mga conventional logic elements, logic elements na may open drain (collector), pati na rin ang mga may third state ay ipinapakita sa Fig.17.

Ang mga microcircuits ng mga converter ng boltahe sa mga nakabukas na capacitor ay ginawa ng isang bilang ng mga kumpanya: Maxim, National Semiconductor, Microchip, atbp. Ang mga microcircuit na ito ay may parehong prinsipyo ng operasyon at naiiba sa kanilang mga ipinatupad na function, mga de-koryenteng parameter at disenyo. Ang walang alinlangan na pinuno sa lugar na ito ay Maxim, na gumagawa ng pinakamalawak na hanay ng mga microcircuits ng converter. Ipinapakita sa talahanayan 2 ang mga katangian ng ilan sa mga chips na ginawa ng iba't ibang kumpanya.

Talahanayan 2. Maikling katangian ng microcircuits.

Uri ng chip	Ipinatupad na mga tampok	Kasalukuyang output (mA)	Input na boltahe V IN (V)	Dalas (kHz)	Kasalukuyang pagkonsumo (μA)	Tandaan
ICL7660 TC7660 LMC7660	-(V IN) o 2(V IN) o ½(V IN)	20	1.5÷10	10	250
MAX889	(-2.5V) (-V IN)	200	2.7÷5.5	2000	50000	Built-in na shutdown function
MAX1680 MAX1681	-(V IN) o 2(V IN)	125	2÷5.5	125÷200 500÷1000	30000
MAX680	2(VIN) at -2(VIN)	10	2÷6	8	1000
MAX681	2(VIN) at -2(VIN)	10	2÷6	8	1000	Nang walang mga panlabas na capacitor
MAX1673	3B	125	2÷5.5	350	16000
LM3350	3/2(V IN) o 2/3(VIN)	50	1.5÷5.5	1600
LM3352	2.5V; 3V o 3.3V	200	2.5÷5.5	1000
MAX870	-(V IN) o 2(V IN) o ½(V IN)	50	1.6÷5.5	56÷194	1000
MAX864	2(VIN) at -2(VIN)	100	1.75÷6	7÷185	5000	Built-in na shutdown function

Tandaan: microcircuits MAX, ICL - mga kumpanyang MAXIM; LM, LMC - Pambansang Semiconductor; TC - Microchip.

Ipinapakita ng talahanayan na ang mga nagko-convert sa mga nakabukas na capacitor ay maaaring gumana sa mga mode ng isang inverter, isang doubler, isang divider ng input boltahe ng dalawa, at nagbibigay-daan sa iyo upang makabuo ng ilang mga boltahe sa output sa parehong oras. Ang ilang mga microcircuits ay may mga built-in na regulator ng boltahe. Ang itinuturing na microcircuits ay malawakang ginagamit sa mga laptop, mobile phone, pager, portable device at iba pang device. Sa amateur radio practice, maaari silang magamit, halimbawa, upang makabuo ng mga boltahe ng supply ng bipolar para sa mga operational amplifier, upang magbigay ng buffer power sa mga electronic device mula sa isang cell ng baterya, upang makabuo ng boltahe ng supply ng LCD, atbp. Maliit na sukat, mataas na conversion factor at kahusayan, kawalan ng mga inductance, nababaligtad na mga katangian ay talagang kaakit-akit para sa paggamit ng mga itinuturing na converter sa pagbuo ng iba't ibang mga elektronikong aparato.

Panitikan