ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ల రకాలు

50/60 Hz పారిశ్రామిక పౌనఃపున్యంతో మెయిన్స్ AC వోల్టేజ్‌ను వేరే ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క AC వోల్టేజ్‌గా మార్చడానికి ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్లు అని పిలువబడే పరికరాలు ఉపయోగించబడతాయి. ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ యొక్క అవుట్పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీ విస్తృతంగా మారవచ్చు, సాధారణంగా 0.5 నుండి 400 Hz వరకు. స్టేటర్ మరియు రోటర్ కోర్లు తయారు చేయబడిన పదార్థాల స్వభావం కారణంగా ఆధునిక మోటారులకు అధిక పౌనఃపున్యాలు ఆమోదయోగ్యం కాదు.

ఏదైనా తరంగ స్థాయి మార్పిని రెండు ప్రధాన భాగాలను కలిగి ఉంటుంది: నియంత్రణ మరియు విద్యుత్ సరఫరా. కంట్రోల్ పార్ట్ అనేది డిజిటల్ మైక్రో సర్క్యూట్ యొక్క సర్క్యూట్, ఇది పవర్ యూనిట్ యొక్క స్విచ్‌ల నియంత్రణను అందిస్తుంది మరియు నడిచే డ్రైవ్ మరియు కన్వర్టర్‌ను నియంత్రించడానికి, నిర్ధారించడానికి మరియు రక్షించడానికి కూడా ఉపయోగపడుతుంది.

విద్యుత్ సరఫరా విభాగంలో నేరుగా స్విచ్‌లు ఉంటాయి - శక్తివంతమైన ట్రాన్సిస్టర్‌లు లేదా థైరిస్టర్‌లు. ఈ సందర్భంలో, ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్లు రెండు రకాలుగా ఉంటాయి: డైరెక్ట్ కరెంట్ యొక్క హైలైట్ చేయబడిన విభాగంతో లేదా డైరెక్ట్ కమ్యూనికేషన్తో. డైరెక్ట్-కపుల్డ్ కన్వర్టర్లు 98% వరకు సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ముఖ్యమైన వోల్టేజ్‌లు మరియు కరెంట్‌లతో పనిచేయగలవు.సాధారణంగా, పేర్కొన్న రెండు రకాల ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్‌లలో ప్రతి ఒక్కటి వ్యక్తిగత ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు కలిగి ఉంటాయి మరియు విభిన్న అనువర్తనాల కోసం ఒకటి లేదా మరొకటి వర్తింపజేయడం హేతుబద్ధంగా ఉండవచ్చు.

ప్రత్యక్ష కమ్యూనికేషన్

డైరెక్ట్ గాల్వానిక్ కనెక్షన్‌తో ఉన్న ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్లు మార్కెట్లో మొదట కనిపించాయి, వాటి పవర్ సెక్షన్ నియంత్రిత థైరిస్టర్ రెక్టిఫైయర్, దీనిలో లాకింగ్ థైరిస్టర్‌ల యొక్క కొన్ని సమూహాలు క్రమంగా తెరవబడతాయి మరియు స్టేటర్ వైండింగ్‌లు నెట్‌వర్క్‌కు కనెక్ట్ చేయబడతాయి. దీనర్థం, చివరికి స్టేటర్‌కు సరఫరా చేయబడిన వోల్టేజ్ మెయిన్స్ సైన్ వేవ్ ముక్కల వలె ఆకారంలో ఉంటుంది, ఇది వైండింగ్‌లకు సిరీస్‌లో అందించబడుతుంది.

సైనూసోయిడల్ వోల్టేజ్ అవుట్‌పుట్ వద్ద సాటూత్ వోల్టేజ్‌గా మార్చబడుతుంది. ఫ్రీక్వెన్సీ మెయిన్స్ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది - 0.5 నుండి 40 Hz వరకు. సహజంగానే, ఈ రకమైన కన్వర్టర్ పరిధి పరిమితం. నాన్-లాకింగ్ థైరిస్టర్లకు మరింత క్లిష్టమైన నియంత్రణ పథకాలు అవసరమవుతాయి, ఇది ఈ పరికరాల ధరను పెంచుతుంది.

అవుట్‌పుట్ సైన్ వేవ్ యొక్క భాగాలు అధిక హార్మోనిక్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తాయి మరియు ఇవి షాఫ్ట్ టార్క్‌లో తగ్గుదలతో మోటారు యొక్క అదనపు నష్టాలు మరియు వేడెక్కడం, అదనంగా, బలహీనమైన ఆటంకాలు నెట్‌వర్క్‌లోకి ప్రవేశించవు. పరిహార పరికరాలను ఉపయోగించినట్లయితే, మళ్లీ ఖర్చులు పెరుగుతాయి, కొలతలు మరియు బరువు పెరుగుతాయి మరియు కన్వర్టర్ సామర్థ్యం తగ్గుతుంది.

డైరెక్ట్ గాల్వానిక్ కప్లింగ్‌తో ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్‌ల ప్రయోజనాలు:

• ముఖ్యమైన వోల్టేజీలు మరియు ప్రవాహాలతో నిరంతర ఆపరేషన్ అవకాశం;
• ప్రేరణ ఓవర్లోడ్ నిరోధకత;
• 98% వరకు సామర్థ్యం;
• 3 నుండి 10 kV మరియు అంతకంటే ఎక్కువ అధిక వోల్టేజ్ సర్క్యూట్‌లలో వర్తింపు.

ఈ సందర్భంలో, అధిక-వోల్టేజ్ ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్లు, తక్కువ-వోల్టేజ్ కంటే ఖరీదైనవి. ఇంతకుముందు, అవి అవసరమైన చోట ఉపయోగించబడ్డాయి - అవి డైరెక్ట్-కపుల్డ్ థైరిస్టర్ కన్వర్టర్లు.

DC కనెక్షన్‌తో హైలైట్ చేయబడింది

ఆధునిక డ్రైవ్‌ల కోసం, హైలైట్ చేయబడిన DC బ్లాక్‌తో ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్లు ఫ్రీక్వెన్సీ నియంత్రణ ప్రయోజనాల కోసం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి. ఇక్కడ, మార్పిడి రెండు దశల్లో జరుగుతుంది. మొదట, ఇన్‌పుట్ మెయిన్స్ వోల్టేజ్ సరిదిద్దబడింది మరియు ఫిల్టర్ చేయబడుతుంది, సున్నితంగా ఉంటుంది, ఆపై ఇన్వర్టర్‌కు అందించబడుతుంది, ఇక్కడ అవసరమైన పౌనఃపున్యం మరియు వోల్టేజ్‌తో అవసరమైన వ్యాప్తితో ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహంగా మార్చబడుతుంది.

అటువంటి డబుల్ మార్పిడి యొక్క సామర్థ్యం తగ్గుతుంది మరియు పరికరం యొక్క కొలతలు ప్రత్యక్ష విద్యుత్ కనెక్షన్తో కన్వర్టర్ల కంటే కొంచెం పెద్దవిగా మారతాయి. సైన్ వేవ్ ఇక్కడ అటానమస్ కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ ఇన్వర్టర్ ద్వారా ఉత్పత్తి అవుతుంది.

DC లింక్ ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్లలో, లాచింగ్ థైరిస్టర్లు లేదా IGBT ట్రాన్సిస్టర్లు… లాకింగ్ థైరిస్టర్‌లు ప్రధానంగా ఈ రకమైన మొదటి తయారు చేసిన ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్‌లలో ఉపయోగించబడ్డాయి, తరువాత, మార్కెట్లో IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌లు కనిపించడంతో, ఈ ట్రాన్సిస్టర్‌లపై ఆధారపడిన కన్వర్టర్లు తక్కువ-వోల్టేజ్ పరికరాలలో ఆధిపత్యం చెలాయించడం ప్రారంభించాయి.

థైరిస్టర్‌ను ఆన్ చేయడానికి, నియంత్రణ ఎలక్ట్రోడ్‌కు వర్తించే ఒక చిన్న పల్స్ సరిపోతుంది మరియు దానిని ఆపివేయడానికి, థైరిస్టర్‌కు రివర్స్ వోల్టేజ్‌ను వర్తింపజేయడం లేదా స్విచ్చింగ్ కరెంట్‌ను సున్నాకి రీసెట్ చేయడం అవసరం. ఒక ప్రత్యేక నియంత్రణ పథకం అవసరం - క్లిష్టమైన మరియు డైమెన్షనల్. బైపోలార్ IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌లు మరింత సౌకర్యవంతమైన నియంత్రణ, తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం మరియు చాలా ఎక్కువ వేగం కలిగి ఉంటాయి.

ఈ కారణంగా, IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌లపై ఆధారపడిన ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్‌లు డ్రైవ్ నియంత్రణ వేగం పరిధిని విస్తరించడం సాధ్యం చేశాయి: IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌లపై ఆధారపడిన అసమకాలిక వెక్టార్ కంట్రోల్ మోటార్లు ఫీడ్‌బ్యాక్ సెన్సార్ల అవసరం లేకుండా తక్కువ వేగంతో సురక్షితంగా పనిచేస్తాయి.

హై-స్పీడ్ ట్రాన్సిస్టర్‌లతో కూడిన మైక్రోప్రాసెసర్‌లు థైరిస్టర్ కన్వర్టర్‌ల కంటే అవుట్‌పుట్‌లో తక్కువ హార్మోనిక్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఫలితంగా, నష్టాలు చిన్నవిగా మారతాయి, వైండింగ్‌లు మరియు మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ తక్కువ వేడెక్కుతుంది, తక్కువ పౌనఃపున్యాల వద్ద రోటర్ పల్సేషన్‌లు తగ్గుతాయి. కెపాసిటర్ బ్యాంకులలో తక్కువ నష్టాలు, ట్రాన్స్ఫార్మర్లలో - ఈ మూలకాల యొక్క సేవ జీవితం పెరుగుతుంది. పనిలో తక్కువ లోపాలు ఉన్నాయి.

మేము అదే అవుట్పుట్ శక్తితో ట్రాన్సిస్టర్ కన్వర్టర్‌తో థైరిస్టర్ కన్వర్టర్‌ను పోల్చినట్లయితే, రెండవది తక్కువ బరువు ఉంటుంది, పరిమాణంలో చిన్నదిగా ఉంటుంది మరియు దాని ఆపరేషన్ మరింత విశ్వసనీయంగా మరియు ఏకరీతిగా ఉంటుంది. IGBT స్విచ్‌ల యొక్క మాడ్యులర్ డిజైన్ మరింత సమర్థవంతమైన ఉష్ణ వెదజల్లడానికి అనుమతిస్తుంది మరియు పవర్ ఎలిమెంట్‌లను అమర్చడానికి తక్కువ స్థలం అవసరం, అదనంగా, మాడ్యులర్ స్విచ్‌లు స్విచ్చింగ్ సర్జ్‌ల నుండి మెరుగ్గా రక్షించబడతాయి, అనగా, నష్టం సంభావ్యత తక్కువగా ఉంటుంది.

IGBTలపై ఆధారపడిన ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్లు చాలా ఖరీదైనవి ఎందుకంటే పవర్ మాడ్యూల్స్ తయారీకి సంక్లిష్టమైన ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలు. అయితే, ధర నాణ్యత ద్వారా సమర్థించబడుతుంది. అదే సమయంలో, గణాంకాలు ప్రతి సంవత్సరం IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌ల ధరలను తగ్గించే ధోరణిని చూపుతాయి.

IGBT ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ యొక్క ఆపరేషన్ సూత్రం

ఫిగర్ ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ యొక్క రేఖాచిత్రం మరియు ప్రతి మూలకాల యొక్క ప్రవాహాలు మరియు వోల్టేజ్‌ల గ్రాఫ్‌లను చూపుతుంది. స్థిరమైన వ్యాప్తి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క మెయిన్స్ వోల్టేజ్ రెక్టిఫైయర్కు అందించబడుతుంది, ఇది నియంత్రించబడుతుంది లేదా నియంత్రించబడదు. రెక్టిఫైయర్ తర్వాత ఒక కెపాసిటర్ ఉంది - కెపాసిటివ్ ఫిల్టర్. ఈ రెండు మూలకాలు-రెక్టిఫైయర్ మరియు కెపాసిటర్-DC యూనిట్‌ను ఏర్పరుస్తాయి.

ఫిల్టర్ నుండి, IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌లు పనిచేసే స్వయంప్రతిపత్త పల్స్ ఇన్వర్టర్‌కు స్థిరమైన వోల్టేజ్ ఇప్పుడు సరఫరా చేయబడుతుంది. రేఖాచిత్రం ఆధునిక ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ల కోసం ఒక సాధారణ పరిష్కారాన్ని చూపుతుంది. డైరెక్ట్ వోల్టేజ్ సర్దుబాటు ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు వ్యాప్తితో మూడు-దశల పల్స్‌గా మార్చబడుతుంది.

నియంత్రణ వ్యవస్థ ప్రతి కీలకు సకాలంలో సంకేతాలను ఇస్తుంది మరియు సంబంధిత కాయిల్స్ వరుసగా శాశ్వత కనెక్షన్‌కు మారతాయి. ఈ సందర్భంలో, కనెక్షన్‌కు కాయిల్స్‌ను కనెక్ట్ చేసే వ్యవధి సైన్‌కు మాడ్యులేట్ చేయబడింది. కాబట్టి, సగం కాలం యొక్క కేంద్ర భాగంలో, పల్స్ యొక్క వెడల్పు అతిపెద్దది, మరియు అంచులలో - చిన్నది. ఇది ఇక్కడ జరుగుతోంది పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్ వోల్టేజ్ మోటార్ స్టేటర్ వైండింగ్‌లపై. PWM యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ సాధారణంగా 15 kHz కి చేరుకుంటుంది, మరియు కాయిల్స్ తాము ప్రేరక వడపోతగా పని చేస్తాయి, దీని ఫలితంగా వాటి ద్వారా ప్రవాహాలు దాదాపుగా సైనూసోయిడల్గా ఉంటాయి.

ఇన్‌పుట్ వద్ద రెక్టిఫైయర్ నియంత్రించబడితే, రెక్టిఫైయర్‌ను నియంత్రించడం ద్వారా వ్యాప్తి మార్పు జరుగుతుంది మరియు ఇన్వర్టర్ ఫ్రీక్వెన్సీ మార్పిడికి మాత్రమే బాధ్యత వహిస్తుంది. కొన్నిసార్లు ప్రస్తుత తరంగాలను తగ్గించడానికి ఇన్వర్టర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ వద్ద అదనపు వడపోత వ్యవస్థాపించబడుతుంది (చాలా అరుదుగా ఇది తక్కువ-శక్తి కన్వర్టర్లలో ఉపయోగించబడుతుంది).ఎలాగైనా, అవుట్‌పుట్ మూడు-దశల వోల్టేజ్ మరియు వినియోగదారు నిర్వచించిన ప్రాథమిక పారామితులతో AC కరెంట్.