Miksi taajuusmuuttajan täytyy ensin tasasuuntata ja sitten invertoida?

Takaisinkytkentäyksikön toimittaja muistuttaa, että on olemassa taajuusmuuttajia, jotka eivät vaadi tasasuuntausyksiköitä, joita kutsutaan AC-AC-taajuusmuuttajiksi. Suurin osa markkinoista koostuu kuitenkin AC-DC-AC-taajuusmuuttajista, jotka sisältävät tasasuuntausyksiköitä. Tämä on tietynasteisen teknologisen ja markkinakilpailun muodostama malli. AC-DC-AC-taajuusmuuntimet ovat halvempia valmistaa ja luotettavampia ja kypsempiä käyttää, joten kaikki käyttävät niitä. Itse asiassa tämä on myös joidenkin tieteellisen tutkimuksen lakien mukaista.

Esimerkiksi äänemme on nykyään digitalisoitava, muunnettava yksinkertaisiksi 0-1-koodeiksi ja lähetettävä sitten kaukaisiin paikkoihin ennen kuin niistä tulee todellisia ääniä. Koska yksinkertaisia ​​asioita on helppo mitata ja käsitellä, meillä on taipumus linearisoida monimutkaisia ​​käyriä ja käyttää sitten linearisoituja menetelmiä monimutkaisten reaalimaailman prosessien approksimointiin ja simulointiin.

AC-DC-AC-taajuusmuunnin muuntaa ensin vaihtovirran tasavirraksi ja sitten takaisin vaihtovirraksi IGBT-katkaisun avulla. Syöttötasavirtaa on suhteellisen helppo käsitellä katkaisun aikana, koska se on lineaarista. Differentiaalilaskennan näkökulmasta, kunhan se on jaettu useisiin pieniin lohkoihin, kumulatiivinen vaikutus on sama kuin siniaallolla. IGBT-laitteita voidaan vain kytkeä päälle ja pois päältä, joten ne soveltuvat paremmin lohkosignaalien käsittelyyn.

Muunna siis ensin vaihtovirta tasavirraksi, mikä saattaa tuntua lisäprosessilta, mutta itse asiassa "veitsen teroitus ei osu puun katkaisun ohi", se on joka tapauksessa paljon helpompaa. Lisäksi tasasuuntausmoduulit ja kondensaattorit ovat suhteellisen perinteisiä ja kypsiä elektronisia laitteita, jotka ovat hinnaltaan suhteellisen halvempia, vain hieman suurempia.

AC-DC-AC-taajuusmuuntimet ovat melko yleisiä ja koostuvat tasasuuntaajasta, suodatusjärjestelmästä ja invertteristä. Tasasuuntaaja on täysin ohjattu tasasuuntaaja, joka koostuu diodisesta kolmivaiheisesta sillasta tai suuritehoisesta transistorista, kun taas invertteri on kolmivaiheinen siltapiiri, joka koostuu suuritehoisista transistoreista. Sen toiminta on täysin päinvastainen kuin tasasuuntaajan, joka muuttaa vakiotasavirran säädettäväksi jännitteeksi ja taajuudeksi vaihtovirraksi.

Välisuodatusvaiheessa käytetään kondensaattoreita tai reaktoreita tasasuunnatun jännitteen tai virran suodattamiseen. Erilaisten välisuodatusvaiheiden mukaan AC-DC-AC-taajuusmuuttajat voidaan jakaa kahteen tyyppiin: jännite- ja virtatyyppeihin. Erilaisten tekijöiden, kuten ohjausmenetelmien ja laitteistosuunnittelun, vuoksi jännitetyyppisiä inverttereitä käytetään laajalti. Niitä käytetään teollisuusautomaation taajuusmuuttajissa (jotka käyttävät muuttuvaa jännitettä ja taajuutta VVVF-säätöä jne.) ja keskeytymättömissä virtalähteissä (UPS, jotka käyttävät vakiojännitteen ja taajuuden CVCF-säätöä) IT- ja virransyöttöaloilla.

Tämä ei tietenkään tarkoita, että AC-AC-taajuusmuuttajien kehitys olisi pysähtynyt. Matriisitaajuusmuuttaja on uudentyyppinen AC-DC-AC-suorataajuusmuuttaja, joka koostuu yhdeksästä kytkinryhmästä, jotka on kytketty suoraan kolmivaiheisen tulon ja lähdön väliin. Matriisimuuntimessa ei ole välissä olevaa tasavirtalinkkiä, ja sen lähtö koostuu kolmesta tasosta, joilla on suhteellisen alhainen harmoninen sisältö; Sen tehopiiri on yksinkertainen, kompakti ja voi tuottaa sinimuotoista kuormajännitettä säädettävällä taajuudella, amplitudilla ja vaiheella; Matriisimuuntimen tulotehokerroin on säädettävä ja se voi toimia neljässä kvadrantissa, vaikka matriisimuuntimilla on monia etuja.

Kommutointiprosessin aikana ei kuitenkaan sallita kahden kytkimen samanaikaista johtamista tai poiskytkentää, mikä on vaikea toteuttaa. Yksinkertaisesti sanottuna algoritmi ei ole vielä kypsä. Matriisimuuntimien merkittävä haittapuoli on niiden alhainen maksimilähtöjännitekapasiteetti ja korkea laitejännitetoleranssi. Lisäksi, vaikka se ei vaadi tasasuuntausyksiköitä, siinä on kuusi kytkentälaitetta enemmän kuin AC-DC-AC-taajuusmuuttajissa.