Les convertisseurs CA en CA sont utilisés pour convertir les formes d'onde CA avec une fréquence et une amplitude particulières en une forme d'onde CA avec une autre fréquence à une autre amplitude. Cette conversion est principalement requise en cas de contrôle de vitesse des machines, ainsi que pour les applications à basse fréquence et à tension variable. Nous savons qu'il existe différents types de charges qui fonctionnent avec différents types de alimentations comme l'alimentation monophasée, triphasée, et les alimentations peuvent être différenciées en fonction de la plage de tension et de fréquence également.
Convertisseur CA en CA
Qu'est-ce que le convertisseur CA en CA?
Nous avons besoin d'une tension et d'une fréquence particulières pour faire fonctionner certains appareils ou machines spéciaux. Pour contrôle de la vitesse des moteurs asynchrones , Les convertisseurs CA en CA (cycloconvertisseurs) sont principalement utilisés. Pour obtenir une alimentation CA souhaitée à partir de l'alimentation réelle, nous avons besoin de certains convertisseurs appelés convertisseurs CA en CA.
Types de convertisseurs CA en CA
Les convertisseurs AC-AC peuvent être classés en différents types:
- Convertisseurs cycl
- Convertisseurs CA-CA avec liaison CC
- Convertisseurs matriciels
- Convertisseurs matriciels hybrides
1. Cycloconvertisseurs
Cycloconvertisseurs sont principalement appelés changeurs de fréquence qui convertissent le courant alternatif avec une fréquence d'entrée en courant alternatif avec une fréquence de sortie différente et peuvent également être utilisés pour changer l'amplitude de la puissance alternative. Les cycloconvertisseurs sont préférables pour éviter les liaisons CC et pour éviter de nombreux étages comme AC à DC à AC qui n'est pas économique et cause plus de pertes. Le coût de la liaison CC requise variera en fonction des valeurs nominales de l'alimentation électrique utilisée.
Cycloconvertisseurs
La figure ci-dessus montre le principe de fonctionnement d'un cycloconvertisseur dans lequel la fréquence d'onde d'entrée a changé en changeant l'angle d'allumage appliqué aux thyristors. En commutant les thyristors des branches positive et négative, nous pouvons obtenir une fréquence de sortie variable qui peut être une fréquence de montée ou de descente par rapport à la fréquence d'entrée.
Les cycloconvertisseurs sont classés en différents types en fonction de différents critères
Les cycloconvertisseurs se composent de deux membres, à savoir le membre positif également appelé convertisseur positif et le membre négatif également appelé convertisseur négatif. Le Positivelimb fonctionne pendant le demi-cycle positif et le membre négatif fonctionne pendant le demi-cycle négatif.
Classification des cycloconvertisseurs en fonction du mode de fonctionnement:
Cycloconvertisseurs en mode blocage
Ces cycloconvertisseurs n’ont pas besoin de réacteur de limitation car dans ce mode, un seul membre, positif ou négatif, conduit à la fois, et l’autre membre est bloqué. Par conséquent, cela est appelé cycloconvertisseurs en mode de blocage.
Cycloconvertisseur en mode courant de circulation
Ces cycloconvertisseurs nécessitent un réacteur de limitation car à la fois la branche positive et la branche négative conduisent à la fois, et par conséquent un réacteur est placé pour limiter le courant de circulation. Comme les deux membres conduisent en même temps, il y aura un courant de circulation dans le système, et par conséquent, il est appelé cycloconvertisseur en mode de courant de circulation.
Classification des cycloconvertisseurs en fonction du nombre de phases de tension de sortie
Cycloconvertisseurs monophasés
Ceux-ci sont à nouveau classés en deux types en fonction du nombre de phases d'entrée.
Convertisseur Cylco 1 Ø à 1 Ø
Convertisseur Cylco 1 Ø à 1 Ø
Ce cycloconvertisseur convertit la forme d'onde CA monophasée avec une fréquence d'entrée et une amplitude t en une forme d'onde CA de sortie avec une amplitude et une fréquence différentes.
Cycloconvertisseur de phase 3 Ø à 1 Ø
Ce cycloconvertisseur dispose d'une alimentation CA triphasée avec une fréquence et une amplitude d'entrée et produit une sortie sous forme d'onde CA monophasée avec une fréquence ou une amplitude de sortie différente.
Cycloconvertisseur triphasé à monophasé
Cycloconvertisseur de phases 3 Ø à 3 Ø
Cycloconvertisseur de phases 3 Ø à 3 Ø
Ce cycloconvertisseur dispose d'une alimentation CA triphasée avec une fréquence et une amplitude d'entrée et produit une sortie sous forme d'onde CA triphasée avec une fréquence ou une amplitude de sortie différente.
Classification des cycloconvertisseurs en fonction de l'angle de tir des membres positifs et négatifs
Cycloconvertisseurs à enveloppe
Dans ce type de cycloconvertisseurs, l'angle d'allumage est fixe pour les demi-cycles positifs et négatifs pendant le demi-cycle positif. Pour un convertisseur positif, l'angle de tir est réglé à α = 0 °, et pendant le demi-cycle négatif, l'angle de tir est réglé à α = 180 °.
De même, pour un convertisseur négatif, l'angle de tir est réglé à α = 180 °, pendant le demi-cycle positif, et pendant le demi-cycle négatif, l'angle de tir est réglé à α = 0 °.
Cycloconvertisseurs à phase contrôlée
En utilisant ce type de cycloconvertisseurs, nous pouvons modifier l'amplitude de la tension de sortie en plus de la fréquence de la sortie. Les deux peuvent être modifiés en faisant varier l'angle de tir du convertisseur.
Cycloconvertisseurs à phase contrôlée
2. Convertisseurs CA-CA avec liaison CC
Les convertisseurs CA-CA avec liaison CC se composent généralement d'un redresseur, d'une liaison CC et d'un onduleur, car dans ce processus, le AC est converti en DC en utilisant le redresseur . Après avoir été converti en CC, le lien CC est utilisé pour stocker l'alimentation CC, puis à nouveau il est converti en CA à l'aide de l'onduleur. Le circuit convertisseur CA-CA avec une liaison CC est illustré sur la figure.
Les convertisseurs CA-CA avec liaison CC sont classés en deux types:
Convertisseur d'inverseur de source de courant
Dans ce type d'onduleur, un ou deux inducteurs en série sont utilisés entre une ou les deux branches de la connexion entre le redresseur et l'onduleur. Le redresseur utilisé ici est un dispositif de commutation à commande de phase comme le Thyristor Bridge.
Convertisseur d'inverseur de source de courant
Convertisseur d'inverseur de source de tension
Dans ce type de convertisseur, le circuit intermédiaire est constitué d'un condensateur shunt et le redresseur est constitué d'un pont de diodes. Les ponts de diodes sont préférés pour la faible charge car la distorsion de la ligne CA et le faible facteur de puissance provoqués par le pont de diodes sont inférieurs à ceux du pont à thyristors.
Cependant, les convertisseurs CA / CA avec une liaison CC ne sont pas recommandés pour les puissances nominales élevées en tant que liaison CC composant passif la capacité requise augmente avec l'augmentation de la puissance nominale. Pour stocker une puissance élevée, nous avons besoin de composants passifs volumineux à stockage CC élevé qui ne sont pas économiques et efficaces car les pertes augmentent également pour la conversion du processus CA en CC et CC en CA.
Convertisseur d'inverseur de source de tension
3. Convertisseurs matriciels
Les convertisseurs matriciels sont utilisés pour convertir directement le courant alternatif en courant alternatif sans utiliser de liaison CC pour augmenter la fiabilité et l'efficacité du système en réduisant le coût et les pertes de l'élément de stockage de liaison CC.
Le convertisseur matriciel se compose de commutateurs bidirectionnels qui n'existent pratiquement pas à l'heure actuelle mais qui peuvent être réalisés en utilisant les IGBT, et ceux-ci sont capables de conduire le courant et la tension de blocage des deux polarités.
Convertisseurs matriciels
Les convertisseurs matriciels sont à nouveau classés en différents types en fonction du nombre de composants utilisés.
Convertisseur de matrice creuse
La fonction d'un convertisseur à matrice creuse est identique à celle du convertisseur à matrice directe, mais ici le nombre de commutateurs requis est inférieur à celui du convertisseur à matrice directe, et ainsi la fiabilité du système peut être améliorée en réduisant la complexité de contrôle.
18 diodes, 15 transistors et 7 potentiels d'attaque isolés sont nécessaires pour un convertisseur matriciel épars.
Convertisseur de matrice très clairsemé
Le nombre de diodes est augmenté avec le nombre réduit de transistors par rapport au convertisseur à matrice clairsemée, et ainsi, en raison du plus grand nombre de diodes, les pertes de conduction sont élevées. La fonction du convertisseur matriciel très clairsemé est similaire à celle du convertisseur matriciel clairsemé / direct.
30 diodes, 12 transistors et 10 potentiels d'attaque isolés sont nécessaires pour un convertisseur matriciel très clairsemé.
Convertisseur matriciel ultra clairsemé
Ceux-ci sont utilisés pour les variateurs de vitesse de faible dynamique car l'étage d'entrée de ce convertisseur est unidirectionnel et, de ce fait, il existe un déphasage admissible entre le fondamental du courant d'entrée et la tension d'entrée. De même, pour une tension de sortie fondamentale et un courant de sortie de 30 °, ils sont principalement utilisés pour les entraînements PSM à vitesse variable de faible dynamique.
12 diodes, 9 transistors et 7 potentiels de conducteur isolés sont nécessaires pour un convertisseur matriciel ultra clairsemé.
Convertisseur de matrice hybride
Les convertisseurs matriciels qui convertissent AC / DC / AC sont appelés Convertisseurs matriciels hybrides , et similaires aux convertisseurs matriciels, ces convertisseurs hybrides n'utilisent pas non plus de condensateur, d'inductance ou de liaison CC.
Ceux-ci sont à nouveau classés en deux types en fonction du nombre d'étages qu'ils prennent pour la conversion, si la tension et le courant sont tous deux convertis en un seul étage, alors ce convertisseur peut être appelé convertisseur hybride à matrice directe.
Si la tension et le courant sont convertis en deux étapes différentes, ce convertisseur peut être appelé un convertisseur à matrice indirecte hybride.
Exemple:
Cycloconvertisseur utilisant des thyristors
Le projet de cycloconvertisseur concerne la régulation de vitesse d'un moteur à induction monophasé en utilisant la technique Cycloconverter avec thyristors. Les moteurs à induction sont des machines à vitesse constante qui sont fréquemment utilisées dans de nombreux appareils ménagers tels que les machines à laver, les pompes à eau et les aspirateurs.
Le circuit se compose d'un système d'alimentation (avec transformateur, redresseur et régulateur pour convertir le courant alternatif en courant continu) est connecté au microcontrôleur et l'alimentation en courant alternatif est maintenue au niveau du cycloconvertisseur. Le microcontrôleur est connecté à l'optoisolateur et à la sélection de mode. Le cycloconvertisseur est connecté au moteur.
Cycloconvertisseur utilisant des thyristors
La vitesse du moteur à induction peut être modifiée en trois étapes comme F, F / 2 et F / 3. Le microcontrôleur est connecté à des interrupteurs à glissière et l'état de ces interrupteurs peut être modifié de telle sorte que le microcontrôleur délivre les impulsions de déclenchement appropriées au pont double des thyristors Cycloconverter. Avec la variation des impulsions de déclenchement, la fréquence de la forme d'onde de sortie du cycloconvertisseur peut être modifiée. Ainsi, la commande de vitesse du moteur à induction monophasé peut être obtenue.
Il s'agit de certains des convertisseurs CA en CA avec leur brève discussion et leurs principes de fonctionnement. Ces convertisseurs se trouvent principalement dans les équipements de conversion haute puissance liés à applications de contrôle électronique de puissance . Si vous souhaitez plus d'informations et une mise en œuvre pratique de ces convertisseurs, vous pouvez nous écrire en commentant ci-dessous.
Crédits photo:
- Convertisseurs CA en CA par siemens
- Cycloconvertisseurs par pantechsolutions
- Cycloconvertisseurs à phase contrôlée par nctu
- Source de tension et source de courant Onduleur par recherche gecko
- Convertisseurs matriciels par Yaskawa
- Cycloconvertisseur de phases 3 Ø à 3 Ø par pantechsolutions
- Cylcoconvertisseur 1 Ø à 1 Ø par des dossiers
- 3-Ø à 1-ØPhaseCycloconvertisseur par
