Os conversores CA para CA são usados para converter as formas de onda CA com uma determinada frequência e magnitude para a forma de onda CA com outra frequência em outra magnitude. Esta conversão é necessária principalmente no caso de controle de velocidade de máquinas, para aplicações de baixa frequência e magnitude de tensão variável. Sabemos que existem diferentes tipos de cargas que funcionam com diferentes tipos de suprimentos de energia como alimentação monofásica e trifásica, e as fontes também podem ser diferenciadas com base na tensão e na faixa de frequência.
Conversor AC para AC
O que é conversor de CA para CA?
Exigimos uma voltagem e uma frequência específicas para operar alguns dispositivos ou máquinas especiais. Pra controle de velocidade de motores de indução , Conversores AC para AC (Cicloconversores) são usados principalmente. Para obter uma fonte de alimentação AC desejada da fonte de alimentação real, precisamos de alguns conversores chamados conversores AC para AC.
Tipos de conversores AC para AC
Os conversores AC para AC podem ser classificados em diferentes tipos:
- Conversores Cycl
- Conversores AC para AC com link DC
- Conversores de matriz
- Conversores de matriz híbrida
1. Cicloconversores
Cicloconversores são principalmente chamados de trocadores de frequência que convertem a energia CA com uma frequência de entrada em energia CA com uma frequência de saída diferente e também podem ser usados para alterar a magnitude da energia CA. Os cicloconversores são preferidos para evitar links CC e para evitar muitos estágios como CA para CC para CA que não é econômico e causa mais perdas. O custo do link CC necessário varia de acordo com as classificações da fonte de alimentação que está sendo usada.
Cicloconversores
A figura acima mostra o princípio de funcionamento de um cicloconversor em que a frequência da onda de entrada muda ao mudar o ângulo de disparo aplicado aos tiristores. Ao alternar os tiristores de ramo positivo e negativo, podemos obter frequência de saída variável que pode ser de frequência de aumento ou redução em comparação com a frequência de entrada.
Os cicloconversores são classificados em diferentes tipos com base em diferentes critérios
Os cicloconversores consistem em dois membros, ou seja, membro positivo, também chamado de conversor positivo, e membro negativo, também chamado de conversor negativo. O Positivelimb opera durante o meio ciclo positivo e o membro negativo opera durante o meio ciclo negativo.
Classificação dos cicloconversores com base no modo de operação:
Cicloconversores em modo de bloqueio
Esses cicloconversores não precisam de nenhum reator limitador, pois neste modo apenas um membro positivo ou negativo conduz por vez e o outro membro é bloqueado. Portanto, isso é chamado de Cicloconversores em Modo de Bloqueio.
Cicloconversor em modo de corrente circulante
Esses cicloconversores precisam de um reator limitador como o membro positivo e o membro negativo conduzindo ao mesmo tempo e, portanto, um reator é colocado para limitar a corrente circulante. Como os dois membros conduzem ao mesmo tempo, haverá uma corrente circulante no sistema e, portanto, é chamado de cicloconversor em modo de corrente circulante.
Classificação de cicloconversores com base no número de fases de tensão de saída
Cicloconversores monofásicos
Estes são novamente classificados em dois tipos com base no número de fases de entrada.
Conversor de 1-Ø para 1-Ø Cylco
Conversor de 1-Ø para 1-Ø Cylco
Este cicloconversor converte a forma de onda CA monofásica com frequência de entrada e magnitude t para a forma de onda CA de saída com magnitude e frequência diferentes.
Cicloconversor 3-Ø a 1-Ø Fase
Este cicloconversor tem uma alimentação CA trifásica com uma frequência e magnitude de entrada e produz saída como uma forma de onda CA monofásica com uma frequência ou magnitude de saída diferente.
Cicloconversor trifásico para fase monofásica
Cicloconversor de 3 a 3 fases
Cicloconversor de 3 a 3 fases
Este cicloconversor tem alimentação CA trifásica com frequência e magnitude de entrada e produz saída como a forma de onda CA trifásica com uma frequência ou magnitude de saída diferente.
Classificação dos cicloconversores com base no ângulo de disparo dos membros positivos e negativos
Cicloconversores de envelope
Neste tipo de Cicloconversor, o ângulo de disparo é fixo para os semiciclos positivos e negativos durante o semiciclo positivo. Para um conversor positivo, o ângulo de disparo é definido como α = 0 ° e, durante o meio ciclo negativo, o ângulo de disparo é definido como α = 180 °.
Da mesma forma, para um conversor negativo, o ângulo de disparo é definido como α = 180 °, durante o semiciclo positivo, e durante o semiciclo negativo, o ângulo de disparo é definido como α = 0 °.
Cicloconversores controlados por fase
Ao usar este tipo de Cicloconversor, podemos alterar a magnitude da tensão de saída além da frequência da saída. Ambos podem ser variados, variando o ângulo de disparo do conversor.
Cicloconversores controlados por fase
2. Conversores AC para AC com um Link DC
Os conversores CA para CA com um link CC geralmente consistem em um retificador, link CC e inversor, pois neste processo o AC é convertido em DC usando o retificador . Após ser convertido em CC, o link CC é usado para armazenar energia CC e, novamente, é convertido em CA usando o inversor. O circuito conversor de CA para CA com um link CC é mostrado na figura.
Os conversores AC para AC com um link DC são classificados em dois tipos:
Conversor Inversor Fonte Atual
Neste tipo de inversor, um ou dois indutores em série são usados entre um ou ambos os ramos da conexão entre o retificador e o inversor. O retificador usado aqui é um dispositivo de chaveamento controlado por fase, como a ponte do tiristor.
Conversor Inversor Fonte Atual
Conversor inversor de fonte de tensão
Neste tipo de conversor, o link CC consiste em um capacitor shunt e o retificador consiste em uma ponte de diodo. As pontes de diodo são preferidas para a carga baixa, pois a distorção da linha CA e o baixo fator de potência causado pela ponte de diodo são menores do que a ponte tiristor.
No entanto, os conversores CA para CA com um link CC não são recomendados para classificações de alta potência como o link CC componente passivo a capacidade necessária aumenta com o aumento na classificação de potência. Para armazenar alta potência, precisamos de componentes passivos volumosos de armazenamento de alta CC que não sejam econômicos e eficientes, visto que as perdas também aumentam para a conversão de CA para CC e CC para processo de CA.
Conversor inversor de fonte de tensão
3. Conversores de matriz
Os conversores de matriz são usados para converter CA em CA diretamente sem usar nenhum link CC para aumentar a confiabilidade e eficiência do sistema, reduzindo o custo e as perdas do elemento de armazenamento do link CC.
O conversor de matriz consiste em chaves bidirecionais que praticamente não existem no momento, mas podem ser realizadas usando os IGBTs, e são capazes de conduzir corrente e bloquear tensão de ambas as polaridades.
Conversores de matriz
Os conversores de matriz são novamente classificados em diferentes tipos com base no número de componentes usados.
Conversor de matriz esparsa
A função de um conversor de matriz esparsa é idêntica ao conversor de matriz direta, mas aqui o número de interruptores necessários é menor do que o conversor de matriz direta e, portanto, a confiabilidade do sistema pode ser melhorada reduzindo a complexidade de controle.
18 diodos, 15 transistores e 7 potenciais de driver isolados são necessários para o conversor de matriz esparsa.
Conversor de matriz muito esparso
O número de diodos é aumentado com o número reduzido de transistores em comparação com o conversor de matriz esparsa e, portanto, devido ao maior número de diodos, as perdas de condução são altas. A função do conversor de matriz muito esparsa é semelhante à do conversor de matriz esparsa / direta.
30 diodos, 12 transistores e 10 potenciais de driver isolados são necessários para um conversor de matriz muito esparso.
Ultra Sparse Matrix Converter
São utilizados para acionamentos de velocidade variável de baixa dinâmica, pois o estágio de entrada deste conversor é unidirecional, e devido a isso, há um deslocamento de fase admissível entre o fundamental da corrente de entrada e a tensão de entrada. Da mesma forma, para uma tensão de saída fundamental e a corrente de saída é de 30 ° e, portanto, são usados principalmente para drives PSM de velocidade variável de baixa dinâmica.
12 diodos, 9 transistores e 7 potenciais de driver isolados são necessários para o conversor de matriz ultra-esparso.
Conversor de matriz híbrida
Os conversores de matriz que convertem AC / DC / AC são denominados como Conversores de matriz híbrida , e semelhante aos conversores de matriz, esses conversores híbridos também não usam nenhum capacitor ou indutor ou link CC.
Estes são novamente classificados em dois tipos com base no número de estágios que levam para a conversão, se a tensão e a corrente forem convertidas em um único estágio, então esse conversor pode ser chamado de Conversor Híbrido de Matriz Direta.
Se a tensão e a corrente forem convertidas em dois estágios diferentes, esse conversor pode ser chamado de Conversor de matriz indireta híbrido.
Exemplo:
Cicloconversor usando tiristores
O projeto do cicloconversor trata do controle de velocidade de um motor de indução monofásico utilizando a técnica do Cicloconversor com tiristores. Os motores de indução são máquinas de velocidade constante frequentemente usadas em muitos aparelhos domésticos, como máquinas de lavar, bombas d'água e aspiradores de pó.
O circuito consiste em um sistema de alimentação (com transformador, retificador e regulador para converter CA em CC) conectado ao microcontrolador e a alimentação CA é mantida no cicloconversor. O microcontrolador é conectado com optoisolador e seleção de modo. O cicloconversor está conectado ao motor.
Cicloconversor usando tiristores
A velocidade do motor de indução pode ser variada em três etapas como F, F / 2 e F / 3. O microcontrolador é conectado com interruptores deslizantes e o status desses interruptores pode ser variado de modo que o microcontrolador forneça os pulsos de disparo apropriados para a ponte dupla dos tiristores do cicloconversor. Com a variação nos pulsos de disparo, a frequência da forma de onda de saída do Cicloconversor pode ser variada. Assim, o controle de velocidade do motor de indução monofásico pode ser alcançado.
Isso é tudo sobre alguns dos conversores AC para AC, juntamente com sua breve discussão e princípios de trabalho. Esses conversores são encontrados principalmente em equipamentos de conversão de alta potência relacionados a aplicações de controle eletrônico de potência . Se você quiser mais informações e implementação prática desses conversores, pode escrever para nós comentando abaixo.
Créditos fotográficos:
- Conversores AC para AC por siemens
- Cicloconversores por pantechsolutions
- Cicloconversores controlados por fase por nctu
- Fonte de tensão e fonte de corrente Inversor por gecko-research
- Conversores de matriz por Yaskawa
- Cicloconversor de 3 a 3 fases pantechsolutions
- 1-Ø a 1-Ø Cylcoconverter por arquivos
- 3-Ø a 1-ØPhaseCycloconverster por
