El cicloconvertidor es un convertidor de frecuencia de un nivel a otro, que puede cambiar la energía CA de una frecuencia a la energía CA en otra frecuencia. Aquí, un Proceso de conversión AC-AC se realiza con un cambio de frecuencia. Por lo tanto, también se conoce como cambiador de frecuencia. Normalmente, la frecuencia de salida es menor que la frecuencia de entrada. La implementación del circuito de control es complicada debido a la gran cantidad de SCR. El microcontrolador o DSP o microprocesador se utiliza en circuitos de control.
CycloConverter
Un cicloconvertidor puede lograr la conversión de frecuencia en una etapa y asegura que el voltaje y las frecuencias sean controlables. Además, la necesidad de utilizar circuitos de conmutación no es necesario porque utiliza la conmutación natural. La transferencia de energía dentro de un cicloconvertidor ocurre en dos direcciones.
Hay dos tipos de cicloconvertidores
Cicloconvertidor Step Up:
Estos tipos utilizan la conmutación normal y dan una salida a frecuencias más altas que la de la entrada.
Cicloconvertidor reductor:
Este tipo usa conmutación forzada y da como resultado una salida con una frecuencia más baja que la de la entrada.
Los cicloconvertidores se clasifican además en tres categorías, como se analiza a continuación.
Monofásico a Monofásico
Este cicloconvertidor tiene dos convertidores de onda completa conectados espalda con espalda. Si un convertidor está funcionando, el otro está desactivado, no pasa corriente a través de él.
Trifásico a Monofásico
Este cicloconvertidor opera en cuatro cuadrantes que son (+ V, + I) y (−V, −I) siendo los modos de rectificación y (+ V, −I) y (−V, + I) siendo los modos de inversión.
Trifásico a Trifásico
Este cicloconvertidor se utiliza principalmente en sistemas de máquinas de CA que operan en máquinas síncronas y de inducción trifásica.
Introducción de cicloconvertidor monofásico a monofásico usando tiristores
El cicloconvertidor tiene cuatro tiristores divididos en dos Bancos de tiristores , es decir, un banco positivo y un banco negativo de cada uno. Cuando la corriente positiva fluye en la carga, el voltaje de salida se controla mediante el control de fase de los dos tiristores de matriz positiva, mientras que los tiristores de matriz negativa se mantienen apagados y viceversa cuando la corriente negativa fluye en la carga.
Ilustración operativa del cicloconvertidor monofásico
Las formas de onda de salida perfectas para una corriente de carga sinusoidal y varios ángulos de fase de carga se muestran en la Figura siguiente. Es importante mantener apagada la matriz de tiristores no conductores en todo momento; de lo contrario, la red eléctrica podría sufrir un cortocircuito a través de las dos matrices de tiristores, lo que provocaría una distorsión de la forma de onda y una posible falla del dispositivo debido a la corriente de cortocircuito.
Formas de onda de salida idealizadas
Un problema de control importante del cicloconvertidor es cómo intercambiar bancos en el menor tiempo posible para evitar distorsiones y garantizar que los dos bancos no se comporten al mismo tiempo.
Una adición común al circuito de potencia que elimina el requisito de mantener un banco apagado es colocar un inductor con toma central llamado inductor de corriente circulante entre las salidas de los dos bancos.
Ambos bancos ahora pueden conducir juntos sin cortocircuitar la red. Además, la corriente circulante en el inductor mantiene ambos bancos en funcionamiento todo el tiempo, lo que resulta en formas de onda de salida mejoradas.
Diseño de cicloconvertidor mediante tiristores
Este proyecto está diseñado para controlar la velocidad de un motor de inducción monofásico en tres pasos usando una técnica de cicloconvertidor por tiristores. Los motores de CA tienen las grandes ventajas de ser relativamente económicos y muy fiables.
Diagrama de bloques del cicloconvertidor basado en tiristores
Requisito de componentes de hardware
Fuente de alimentación DC de 5V, Microcontrolador (AT89S52 / AT89C51), Optoaislador (MOC3021), motor de inducción monofásico, pulsadores, SCR, LM358 IC , Resistencias, Condensadores.
Detección cruzada de voltaje cero
La detección cruzada de voltaje cero significa la forma de onda del voltaje de suministro que pasa a través del voltaje cero por cada 10 mseg de un ciclo de 20 mseg. Estamos usando una señal de CA de 50 Hz, el período de tiempo total del ciclo es de 20 ms (T = 1 / F = 1/50 = 20 ms) en el que, por cada medio ciclo (es decir, 10 ms) tenemos que obtener señales cero.
Detección cruzada de voltaje cero
Esto se logra usando CC pulsante después del puente rectificador antes de ser filtrado. Para ese propósito, estamos usando un diodo de bloqueo D3 entre DC pulsante y el condensador del filtro para que podamos obtener DC pulsante para su uso.
La CC pulsante se le da al divisor de potencial de 6.8k y 6.8K para entregar una salida de aproximadamente 5V pulsando desde 12V pulsante que está conectada a la entrada no inversora del pin 3 del comparador. Aquí, el El amplificador operacional se utiliza como comparador.
Los 5V DC se dan a un divisor de potencial de 47k y 10K que da una salida de alrededor de 1.06V y que está conectado al pin de entrada inversora nº 2. Se usa una resistencia de 1K desde el pin de salida 1 al pin de entrada 2 para retroalimentación.
Como sabemos, el principio de un comparador es que cuando el terminal no inversor es mayor que el terminal inversor, entonces la salida es lógicamente alta (voltaje de suministro). Por lo tanto, la CC pulsante en el pin no 3 se compara con la CC fija 1.06V en el pin no 2.
El o / p de este comparador se alimenta al terminal inversor de otro comparador. Al terminal no inversor de este pin de comparación no 5 se le da un voltaje de referencia fijo, es decir, 2.5V tomado de un divisor de voltaje formado por resistencias de 10k y 10k.
Por lo tanto, se detecta ZVR (referencia de voltaje cero). Este ZVR se utiliza luego como pulsos de entrada al microcontrolador.
Forma de onda ZVS
Procedimiento de trabajo del cicloconvertidor
Las conexiones del circuito se muestran en el diagrama anterior. El proyecto utiliza una referencia de voltaje cero como se describe arriba en el pin no. 13 del Microcontrolador. Ocho Opto - Aisladores Los MOC3021 se utilizan para conducir 8 SCR de U2 a U9.
4 SCR (rectificadores controlados por silicio) usado en puente completo está en antiparalelo con otro conjunto de 4 SCR como se muestra en el diagrama. La activación de pulsos generados por el MC según el programa escrito proporciona una condición de entrada al Optoaislador que impulsa el SCR respectivo.
Solo se muestra arriba un Opto U17 que maneja el SCR U2, mientras que todos los demás son similares según el diagrama del circuito. SCR obtiene la conducción durante 20 ms desde el primer puente y los siguientes 20 ms desde el segundo puente para obtener la salida en un punto no - 25 y 26, el período de tiempo total de un ciclo de CA de 40 ms que es 25 Hz.
Por lo tanto, F / 2 se entrega a la carga mientras el interruptor 1 está cerrado. De manera similar, para F / 3 la conducción tiene lugar durante 30ms en el primer puente y los siguientes 30ms desde el siguiente puente, de modo que un período de tiempo total de 1 ciclo llega a 60ms que a su vez en F / 3 mientras se opera el interruptor -2.
La frecuencia fundamental de 50 Hz está disponible activando un par desde el primer puente durante los primeros 10 ms y durante los siguientes 10 ms desde el siguiente puente, mientras que ambos interruptores se mantienen en condición de 'APAGADO'. La corriente inversa que fluye en las puertas de los SCR son opto - salida del aislador.
Aplicaciones del cicloconvertidor
Las aplicaciones incluyen el control de la velocidad de las máquinas de CA, como se utiliza principalmente en tracción eléctrica, motores de CA con velocidad variable y calentamiento por inducción.
- Motores síncronos
- Unidades de molino
- Propulsiones de barcos
- Molinos
Espero que hayas entendido claramente el tema de cicloconvertidor , es un convertidor de frecuencia de un nivel a otro, que puede cambiar la energía CA de una frecuencia a la energía CA en otra frecuencia. Si tiene más consultas sobre este tema o sobre los proyectos eléctricos y electrónicos, deje la sección de comentarios a continuación.
