Les onduleurs sont utilisés pour convertir le courant continu en courant alternatif. L'onduleur de source de tension (VSI) et la source de courant onduleur (CSI) sont deux types d'onduleurs, la principale différence entre l'onduleur de source de tension et l'onduleur de source de courant est que la tension de sortie est constante en VSI et le courant d'entrée est constant en CSI. Le CSI est une source de courant constant qui fournit du courant alternatif à l'entrée, et il est également appelé convertisseur de liaison continue dans lequel le courant de charge est constant. Cet article traite de l'onduleur source actuel.
Qu'est-ce que l'onduleur de source de courant?
L'onduleur de source de courant est également connu sous le nom d'onduleur alimenté en courant qui convertit l'entrée CC en courant alternatif et sa sortie peut être triphasée ou monophasée. Selon la définition de la source de courant, une source de courant idéale est le type de source dans laquelle le courant est constant et indépendant de la tension.
Contrôle de l'inverseur de source de courant
La source de tension est connectée en série avec une grande valeur d'inductance (Lré) et cela a nommé le circuit comme source de courant. Le schéma de circuit du moteur à induction alimenté par un onduleur de source de courant est illustré dans la figure ci-dessous.
Moteur à induction alimenté par un onduleur de source de courant
Le circuit se compose de six diodes (D1, RÉdeux, RÉ3, RÉ4, RÉ5, RÉ6), six condensateurs (C1, Cdeux, C3, C4, C5, C6), six thyristors (T1, Tdeux, T3, T4, T5, T6) qui sont fixes avec une différence de phase de 600. La sortie de l'onduleur est connectée au moteur à induction . Pour une vitesse donnée, le couple est contrôlé en faisant varier le courant de liaison CC Iréet ce courant peut être varié en faisant varier le Vré. La conduction de deux interrupteurs dans le même retard n’entraîne pas de montée soudaine de courant due à la présence d’une grande valeur d’inductance Lré.
Les configurations du variateur de fréquence alimenté par un onduleur de source de courant en fonction de la source sont indiquées dans la figure ci-dessous.
Entraînements à moteur à induction CSI
Lorsque la source est disponible en source CC, le hacheur est utilisé pour faire varier le courant. Lorsque la source est disponible en source alternative, un redresseur entièrement contrôlé est utilisé pour faire varier le courant de sortie.
Lecteur CSI contrôlé par glissement en boucle fermée avec aboiements régénératifs
La vitesse de référence de l'erreur moteur (∆ωm) est donnée au contrôleur de vitesse qui est normalement le contrôleur VI et la sortie du contrôleur VI est la vitesse de glissement qui est donnée au régulateur de glissement qui est nécessaire pour réguler la vitesse. La vitesse de glissement est donnée au contrôle de flux et la sortie de celui-ci est le courant de référence Iré*cela doit être contrôlé. La vitesse de glissement (ωMme) et la vitesse réelle (ωm) sont ajoutés et obtiendront la vitesse synchrone, à partir de la vitesse synchrone, nous pouvons déterminer la fréquence.
La commande de fréquence est donnée au CSI parce que l'onduleur est très capable de contrôler la fréquence. Nous pouvons contrôler la sortie de CSI en modifiant le courant d'entrée. Le courant de référence (Iré*) et le courant réel (Iré) est ajouté et obtiendra l'erreur du courant (∆ Iré). L'erreur du courant est donnée au contrôleur de courant qui contrôle le courant de la liaison CC et en fonction du courant de la liaison CC, nous pouvons contrôler l'α, et cet α décidera de la tension en fonction de laquelle vous pouvez déterminer, combien de courant va changer. Il s'agit du variateur CSI contrôlé par glissement en boucle fermée avec freinage par récupération. Il s'agit du fonctionnement d'un variateur CSI contrôlé par glissement en boucle fermée avec freinage par récupération et son schéma de circuit est illustré dans la figure ci-dessous.
Entraînement CSI contrôlé par glissement en boucle fermée avec freinage régénératif
Le principal avantage du variateur alimenté par CSI est qu'il est plus fiable que le variateur alimenté par un onduleur à source de tension et l'inconvénient est qu'il a une plage de vitesse inférieure, une réponse dynamique plus lente, le variateur fonctionne toujours en boucle fermée et il ne convient pas à plusieurs -motor drive.
Onduleur de source de courant avec R-Load
Le schéma de circuit de l'onduleur source de courant avec charge R est illustré dans la figure ci-dessous.
Onduleur de source de courant avec R-Load
Le circuit se compose de quatre commutateurs à thyristors (T1, Tdeux, T3, T4), JESest le courant de la source d'entrée qui est constant, et vous pouvez voir qu'aucune diode anti-parallèle n'est connectée. Le courant constant est fourni en connectant des sources de tension en série avec une inductance élevée. Nous savons que la propriété de l'inductance, qui ne permettra pas le changement soudain de courant, donc lorsque nous connectons une source de tension avec une grande inductance, le courant produit à travers elle sera certainement constant. Le facteur de dissipation fondamental de l'onduleur source de courant avec charge résistive est égal à un.
Paramètres du variateur de source de courant avec R-Load
Si nous déclenchons T1et Tdeuxde 0 à T / 2 alors le courant de sortie et la tension de sortie sont exprimés comme
je0= JeS> 0
V0= Je0R
Si nous déclenchons T3et T4de T / 2 à T alors le courant de sortie et la tension de sortie sont exprimés comme
je0= -IS> 0
V0= Je0R<0
La forme d'onde de sortie de l'onduleur source de courant avec charge R est indiquée dans la figure ci-dessous
Forme d'onde de sortie de l'onduleur de source de courant avec R-Load
Dans le cas d'une charge résistive, une commutation forcée est nécessaire. De 0 à T / 2, T1et Tdeuxsont conducteurs et de T / 2 à T, T3& T4conduisent. Ainsi, l'angle de conduction de chaque interrupteur sera égal à ᴨ et le temps de conduction de chaque interrupteur sera égal à T / 2.
La tension d'entrée de la charge résistive est exprimée comme
Vdans= V0(de 0 à T / 2)
Vdans= -V0(de T / 2 à T)
Le courant de sortie RMS et la tension de sortie RMS de la charge résistive CSI sont exprimés comme
je0 (RMS)= JeS
V0 (RMS)= Je0 (RMS)R
Le courant moyen et RMS des thyristors du CSI avec charge résistive est
jeT (moyenne)= JeS/deux
jeT (RMS)= JeS/ √2
La série de Fourier du courant de sortie et la tension de sortie du CSI avec charge résistive est
Le composant fondamental du courant de sortie RMS est
je01 (RMS)= 2√2 / ᴨ * IS
Le facteur de distorsion de l'onduleur source de courant avec charge R est
g = 2√2 / ᴨ
La distorsion harmonique totale est exprimée comme
THD = 48,43%
La composante fondamentale du courant moyen et RMS des thyristors est
jeT01 (moyenne)= Je01 (max)/ ᴨ
jeT01 (RMS)= Je01 (max)/ deux
La puissance fondamentale à travers la charge est exprimée comme
V01 (RMS)*JE01 (RMS)* cosϕ1
La puissance totale à travers la charge est exprimée comme
je0 (RMS)deuxR = V0 (RMS)deux/ R
La tension d'entrée Vdansest toujours positive car la puissance est toujours fournie de la source à la charge.
Onduleur de source de courant avec charge capacitive ou charge C
Le schéma de circuit de la charge capacitive de l'onduleur de source de courant est illustré dans la figure ci-dessous
Onduleur de source de courant avec charge C
Dans la forme d'onde de o à T / 2, T1et Tdeuxsont déclenchés et le courant de sortie est I0= JeS. De même de T / 2 à T,T3et T4sont déclenchés et le courant de sortie est I0= -IS.Alorsla forme d'onde du courant de charge ne dépend pas de la charge.La forme d'onde de sortie de l'onduleur CSI avec C-Load est indiquée dans la figure ci-dessous.
Forme d'onde de sortie de l'onduleur de source de courant avec charge C
L'intégration de la forme d'onde du courant de sortie donnera la tension de sortie. Si le courant de sortie est en courant alternatif, la tension de sortie est certainement en courant alternatif. Dans le schéma de circuit, la charge purement capacitive est prise, donc le courant mène la tension de 900
je0= JeC= C dV0/ DT
V0(t) = 1 / C ∫ IC(t) dt = 1 / C ∫ I0DT
La tension d'entrée de la charge C est
V dans = V 0 (de 0 à T / 2)
Vdans= -V0(de T / 2 à T)
La tension de sortie est positive lorsqueT1et Tdeuxconduisent de 0 àπ et quandT3et T4passant de π à 3π / 2 alors par défaut leT1et Tdeuxsont en polarisation inverse à cause de la charge de tension positive, ce qui signifie que dans ce cas, une commutation naturelle ou une commutation de charge est possible, cela signifie que nous n'avons pas besoin de mettre un circuit externe ou un circuit de commutation externe pour désactiver le thyristor T1et T2.Nous devons trouver le temps de coupure du circuit lorsque la commutation naturelle est possible. Le temps de coupure du circuit est exprimé comme
ω0tc= ᴨ / 2
tc= ᴨ / 2 ω0
Paramètres de l'onduleur source de courant avec charge C
Le courant moyen et RMS des thyristors est exprimé comme
jeT (moyenne)= JeS/deux
jeT (RMS)= JeS/ √2
La série de Fourier du courant de sortie et la tension de sortie de la charge capacitive est
Le facteur de dissipation fondamental du CSI avec charge C est égal à zéro.
La composante fondamentale de la puissance de sortie est exprimée comme
P01= V01 (RMS)je01 (RMS)Cos ϕ1= 0
La composante fondamentale du courant moyen et RMS des thyristors est
jeT01 (moyenne)= Je01 (max)/ ᴨ et moiT01 (RMS)= Je01 (max)/ deux
La tension de sortie maximale est
V0 (maximum)= JeST / 4C
La valeur RMS de la tension d'entrée est
Ven (RMS)= Vo (max)/ √3
Ce sont les paramètres de l'onduleur source de courant avec la charge capacitive.
Applications
Les applications de l'onduleur de source de courant sont
- Unités UPS
- Générateurs de plasma LT
- Moteurs à courant alternatif
- Appareils de commutation
- Moteurs à induction pour pompes et ventilateurs
Avantages
Les avantages de l'onduleur de source de courant sont
- La diode de rétroaction n'est pas requise
- La commutation est simple
Désavantages
Les inconvénients de l'onduleur source de courant sont
- Il a besoin d'un étage de conversion supplémentaire
- À faible charge, il a un problème de stabilité et des performances lentes
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