パワーエレクトロニクスコンバーター

パワーエレクトロニクスの主なタスクは、ユーザーの負荷に最適な形式で電圧と電流を供給することにより、電気エネルギーの流れを処理および制御することです。最新のパワーエレクトロニクスコンバーターは、スイッチモード電源、アクティブパワーフィルター、電気機械モーションコントロール、再生可能エネルギー変換システム分散型電源、フレキシブルAC伝送システム、車両技術など、非常に幅広いアプリケーションに関与しています。 。

パワーエレクトロニクスコンバーターは、電流と電圧を使用して情報を伝達する従来のエレクトロニクスで電気エネルギーの形態を変更する必要がある場合はいつでも見つけることができますが、パワーエレクトロニクスでは電力を伝達します。パワーエレクトロニクスシステムの使用例としては、携帯電話やPDAなどの多くのモバイルデバイスで使用されているDC / DCコンバーターや、コンピューターやテレビのAC / DCコンバーターがあります。大規模なパワーエレクトロニクスは、私たちの国全体で数百メガワットの電力の流れを制御するために使用されています。それらのコンバーターのいくつかを以下で説明します。

デュアルコンバーター

デュアルコンバーターは、整流器とインバーターの組み合わせであり、A.CからD.Cへの変換が行われ、その後に負荷が間にあるD.CからA.Cへの変換が行われます。デュアルコンバーターは、単相または三相にすることができます。デュアルコンバータは、サイリスタで構成される2つのブリッジで構成され、1つは整流目的で、交流が直流に変換されて負荷に供給されます。サイリスタの他のブリッジは、D.CをA.Cに変換するために使用されます。

単相デュアルコンバーター

単相デュアルコンバーターは、負荷に続く整流のためにデュアルコンバーターのコンバーター1に与えられるソースとして単相を使用します。

動作原理：

このプロセスで整流するためにコンバータ1に与えられるAC入力正のサイクルの入力は、正のサイクルで整流されたDCを与える順方向バイアスサイリスタの最初のセットに与えられ、負のサイクルはDCを与える逆バイアスされたサイリスタのセットに与えられます。全波整流出力を完了する負のサイクルを負荷に与えることができます。このプロセスの間、コンバータ2はインダクタを使用してブロックされます。サイリスタはゲートに電流パルスが供給されたときにのみ導通を開始し、電流の供給が停止するまで導通を続けます。サイリスタブリッジの出力は、異なる負荷に与えられた場合、次のようになります。

デュアルコンバーターは、D.CからA.Cへの変換も含み、コンバーター2がブロックされているため、D.C​​入力は負荷からDC電源への変換になります。

サイリスタの発射：

サイリスタを導通させるには、ライン電圧と同時にトリガーパルスをゲートに与える必要があります。デュアルコンバータサイリスタブリッジに個別のゲート駆動回路を追加する必要があります。ゲート駆動回路はソース電圧と等しく同期する必要があります。遅延があると、クロスジッタがゼロになり、周波数が変動しません。これらの回路を防ぐには、フェーズロックループとコンパレータを含める必要があります。

単相デュアルコンバータのアプリケーション

• DCモーターの速度制御と方向制御。

単相デュアルコンバーターを使用したDCモーターの速度制御と極性制御

単相デュアルコンバーターは、マイクロコントローラーとのインターフェースの速度と回転方向の制御に使用できます。4つのSCRの組み合わせがモーターの両側に配置され、モーターに負荷がかかります。これらのサイリスタは、マイクロコントローラのポートに接続されたオプトカプラを介してトリガーできます。

モーターの回転は、片側に配置されたトリガーにサイリスタのセットを設定することによってオプトカプラーを使用して初期化でき、モーターの方向の変更は、別のサイリスタのセットをトリガーすることによって達成できますモーターの速度の変化は、 SCR。

モード選択と速度選択は、これらのスイッチを使用したマイクロコントローラーインターフェーススイッチです。速度と回転を選択できます。

単相–3脚AC / ACコンバーター

パワーエレクトロニクスは、電力変換のためのエレクトロニクスのアプリケーションです。電力変換のサブカテゴリは、ACからACへの変換です。 ACからACへの電圧コントローラーは、AC電源からAC負荷に供給される電圧、電流、および平均電力を制御するコンバーターです。 AC電圧コントローラーには、単相ACコントローラーと三相ACコントローラーの2種類があります。

単相AC / ACコンバーターは、固定AC入力電圧から目的の周波数の可変AC出力電圧に変換するコンバーターです。これらは、調光回路、誘導モーターの速度制御、トラクションモーター制御などの実用的な回路で使用されます。単相AC / ACコンバーターには、2脚、3脚、4脚の単相である多くの既存の技術があります。単相– 2レッグおよび4レッグコンバータには、次のようないくつかのデメリットがあります–多数のパワーデバイス、大規模な制御回路が必要であり、出力の50％を制御するために、スイッチングと損失が半分になります。したがって、従来使用されているコンバーターに存在するこれらのデメリットを克服するには、単相3 AC / ACコンバーターを使用するのがより良いアプローチです。

単相– 3つのレッグは、3つのレッグと6つのスイッチで構成されます。脚はグリッド側と負荷側の両方に共通です。脚は整流器の動作を実行し、グリッドはインバーターの動作を実行します。そしてこれで、私たちは使用します パルス幅変調 コンバータ出力を制御するための（PWM）技術。単相3脚コンバーターを下の図に示します。

供給電圧の正の半サイクル中に、整流器のスイッチQgとQaが導通し、コンデンサの両端で整流された出力が得られます。 インバーター運転 スイッチQgとQa ’に加えて、負荷側レッグのスイッチQ1もトリガーされ、負荷全体でAC出力が得られます。負の半サイクルの間、グリッド側のスイッチQaとQg ’は整流出力を意味し、スイッチQaとQg’に加えて反転動作の場合、スイッチQl ’もトリガーされ、負荷全体でAC出力を取得します。 PWM方式を使用することにより、固定DC入力電圧がインバーターに供給され、制御されたAC出力電圧がインバーターデバイスのオンおよびオフ期間を調整することによって得られます。適切な動作を得るため、また高調波を低減するためのコンバータ回路のスイッチ。変調指数の値を変えることにより、都合に合わせてパルス幅を変えることができます。

3 –レッグコンバーターの利点と用途

• コンデンサ両端のDC出力電圧は、4レッグコンバータと比較してほぼ2倍になります。
• 回路の電力定格と電圧を改善することができます。
• 損失とスイッチを減らして同じ出力を得ることができます。したがって、効率と力率を改善することができます。
• このコンバータは、無停電電源装置（UPS）および パワーエレクトロニクス ドライブの4象限操作を取得するため。