Tại sao bộ biến tần cần phải chỉnh lưu rồi đảo tần?

Nhà cung cấp bộ phản hồi lưu ý rằng có những bộ biến tần không cần bộ chỉnh lưu, được gọi là bộ biến tần AC-AC. Tuy nhiên, phần lớn thị trường hiện nay là bộ biến tần AC-DC-AC, trong đó có bộ chỉnh lưu. Đây là một mô hình được hình thành bởi một mức độ cạnh tranh nhất định về công nghệ và thị trường. Bộ biến tần AC-DC-AC có chi phí sản xuất rẻ hơn, độ tin cậy và độ hoàn thiện cao hơn khi sử dụng, vì vậy mọi người đều sử dụng chúng. Trên thực tế, điều này cũng phù hợp với một số quy luật nghiên cứu khoa học của con người.

Ví dụ, giọng nói của chúng ta giờ đây phải được số hóa, chuyển đổi thành mã 0-1 đơn giản, rồi truyền đi xa trước khi trở thành âm thanh thực. Vì những thứ đơn giản dễ định lượng và xử lý, chúng ta có xu hướng tuyến tính hóa các đường cong phức tạp, sau đó sử dụng các phương pháp tuyến tính hóa để ước lượng và mô phỏng các quá trình phức tạp trong thế giới thực.

Bộ biến tần AC-DC-AC trước tiên chuyển đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện một chiều, sau đó chuyển đổi ngược lại thành nguồn điện xoay chiều thông qua quá trình cắt IGBT. Việc xử lý nguồn điện một chiều đầu vào trong quá trình cắt tương đối dễ dàng vì nó là tuyến tính. Về mặt tính toán, chỉ cần chia thành nhiều khối nhỏ, hiệu ứng tích lũy sẽ giống như sóng sin. Thiết bị IGBT chỉ có thể bật và tắt, vì vậy chúng phù hợp hơn để xử lý tín hiệu khối.

Vậy trước tiên, hãy biến đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC). Nghe có vẻ như đây là một quá trình bổ sung, nhưng thực tế, "mài dao không bỏ sót việc chặt gỗ" lại dễ dàng hơn nhiều. Hơn nữa, các mô-đun chỉnh lưu và tụ điện là những thiết bị điện tử tương đối truyền thống và đã hoàn thiện, có giá thành tương đối rẻ hơn, kích thước chỉ lớn hơn một chút.

Bộ biến tần AC-DC-AC khá phổ biến, bao gồm một bộ chỉnh lưu, một hệ thống lọc và một bộ nghịch lưu. Bộ chỉnh lưu là một bộ chỉnh lưu được điều khiển hoàn toàn bao gồm một diode cầu ba pha chỉnh lưu không điều khiển hoặc một transistor công suất cao, trong khi bộ nghịch lưu là một mạch cầu ba pha bao gồm các transistor công suất cao. Chức năng của nó hoàn toàn trái ngược với chức năng của bộ chỉnh lưu, vốn chuyển đổi dòng điện một chiều không đổi thành dòng điện xoay chiều có điện áp và tần số điều chỉnh được.

Tầng lọc trung gian sử dụng tụ điện hoặc cuộn kháng để lọc điện áp hoặc dòng điện chỉnh lưu. Tùy thuộc vào các tầng lọc DC trung gian khác nhau, bộ biến tần AC-DC-AC có thể được chia thành hai loại: loại điện áp và loại dòng điện. Do nhiều yếu tố như phương pháp điều khiển và thiết kế phần cứng, biến tần loại điện áp được sử dụng rộng rãi. Chúng được ứng dụng trong các bộ biến tần tự động hóa công nghiệp (sử dụng điều khiển VVVF điện áp biến thiên, tần số biến thiên, v.v.) và bộ nguồn không ngắt (UPS, sử dụng điều khiển CVCF điện áp không đổi, tần số không đổi) trong lĩnh vực CNTT và nguồn điện.

Tất nhiên, điều này không có nghĩa là sự phát triển của bộ biến tần AC-AC đã dừng lại. Bộ biến tần ma trận là một loại bộ biến tần trực tiếp AC-DC-AC mới, bao gồm chín dãy chuyển mạch được kết nối trực tiếp giữa đầu vào và đầu ra ba pha. Bộ biến tần ma trận không có liên kết DC trung gian, và đầu ra của nó bao gồm ba mức với hàm lượng sóng hài tương đối thấp; Mạch công suất của nó đơn giản, nhỏ gọn và có thể xuất ra điện áp tải sin với tần số, biên độ và pha có thể điều khiển; Hệ số công suất đầu vào của bộ biến tần ma trận có thể điều khiển được và có thể hoạt động trong bốn góc phần tư, mặc dù bộ biến tần ma trận có nhiều ưu điểm.

Tuy nhiên, trong quá trình chuyển mạch, không cho phép hai công tắc dẫn điện hoặc tắt đồng thời, điều này rất khó thực hiện. Nói một cách đơn giản, thuật toán chưa hoàn thiện. Một nhược điểm lớn của bộ biến đổi ma trận là khả năng chịu điện áp đầu ra tối đa thấp và khả năng chịu điện áp thiết bị cao. Ngoài ra, mặc dù không cần bộ chỉnh lưu, nhưng nó có nhiều hơn 6 thiết bị chuyển mạch so với bộ biến tần AC-DC-AC.