محول التردد

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
طوبولوجيا محول التردد ذي الوضع الحجب [ 1 ]

يقوم محول التردد ( CCV ) أو العاكس الترددي بتحويل موجة تيار متردد ثابتة السعة والتردد إلى موجة تيار متردد أخرى بتردد أقل، وذلك عن طريق توليف موجة الخرج من أجزاء مصدر التيار المتردد دون الحاجة إلى وصلة تيار مستمر وسيطة ( Dorf 1993 ، الصفحات 2241-2243 و Lander 1993 ، الصفحة 181 ). يوجد نوعان رئيسيان من محولات التردد: نوع التيار الدائري ونوع وضع الحجب؛ ومعظم المنتجات التجارية عالية الطاقة من نوع وضع الحجب. [ 2 ]  

صفات

بينما يمكن استخدام أجهزة تقويم أشباه الموصلات المتحكم بها طوريًا (SCR) في جميع أنواع محولات التيار المتردد (CCV)، فإن محولات التيار المتردد منخفضة التكلفة والطاقة القائمة على الترياك (TRIAC) مخصصة بطبيعتها لتطبيقات الأحمال المقاومة. يتغير كل من سعة وتردد جهد خرج المحول. يجب أن تكون نسبة تردد الخرج إلى تردد الدخل لمحول تيار متردد ثلاثي الأطوار أقل من الثلث تقريبًا لمحولات التيار المتردد ذات وضع التيار الدائري، أو النصف لمحولات التيار المتردد ذات وضع الحجب. ( لاندر، 1993 ، ص 188) [ 3 ]. تتحسن جودة شكل موجة الخرج مع زيادة عدد نبضات جسور أجهزة التبديل في تكوين إزاحة الطور عند مدخل محول التيار المتردد. بشكل عام، يمكن أن تكون وحدات التحكم في التيار المستمر (CCVs) ذات تكوينات إدخال/إخراج أحادية الطور/أحادية الطور، وثلاثية الطور/أحادية الطور، وثلاثية الطور/ثلاثية الطور، ومعظم التطبيقات تكون ثلاثية الطور/ثلاثية الطور. [ 1 ] 

التطبيقات

يتراوح نطاق القدرة التنافسية لمحولات التردد المتغيرة القياسية من بضعة ميغاواط إلى عشرات الميغاواط. تُستخدم هذه المحولات لتشغيل رافعات المناجم ، والمحركات الرئيسية لمطاحن الدرفلة ، [ 4 ] ومطاحن الكرات لمعالجة الخامات، وأفران الأسمنت ، وأنظمة دفع السفن ، [ 5 ] ومحركات الحث ذات الدوار الملفوف لاستعادة الطاقة (مثل محركات شيربيوس)،  وتوليد الطاقة في الطائرات بتردد 400 هرتز. [ 6 ] يمكن تقليل خرج التردد المتغير لمحول التردد المتغير إلى الصفر تقريبًا. هذا يعني إمكانية تشغيل المحركات الكبيرة جدًا بكامل طاقتها عند دورات منخفضة جدًا، ثم رفع سرعتها تدريجيًا إلى السرعة القصوى. يُعد هذا الأمر مهمًا، على سبيل المثال، في مطاحن الكرات ، حيث يسمح بالتشغيل بكامل طاقتها بدلًا من تشغيل المطحنة ببرميل فارغ ثم تحميلها تدريجيًا إلى طاقتها القصوى. إن "التشغيل القسري" بكامل الطاقة لمثل هذه المعدات يعني في الأساس تطبيق كامل الطاقة على محرك متوقف. تُعدّ السرعة المتغيرة وعكس الدوران عنصرين أساسيين في عمليات مثل مصانع الدرفلة الساخنة للصلب. سابقًا، كانت تُستخدم محركات التيار المستمر التي يتم التحكم فيها بواسطة مُقوِّمات السيليكون المُتحكَّم بها (SCR)، والتي كانت تتطلب صيانة دورية للفرش والمُبدِّل، وتُنتج كفاءة أقل. أما المحركات التزامنية التي تعمل بواسطة مُحوِّلات التردد، فتتطلب صيانة أقل، وتُوفر موثوقية وكفاءة أعلى. كما استُخدمت مُحوِّلات التردد أحادية الطور على نطاق واسع في تطبيقات الجر الكهربائي ، على سبيل المثال، لإنتاج  طاقة بتردد 25 هرتز في الولايات المتحدة، و16  2/3  هرتز في أوروبا. [ 7 ] [ 8 ]

في حين أن المحولات التي يتم التحكم في طورها، بما في ذلك محولات الجهد المستمر (CCVs)، يتم استبدالها تدريجياً بمحولات PWM ذاتية التحكم أسرع تعتمد على IGBT و GTO و IGCT وغيرها من أجهزة التبديل، فإن هذه المحولات الكلاسيكية القديمة لا تزال تُستخدم في الطرف الأعلى من نطاق القدرة المقدرة لهذه التطبيقات. [ 3 ]

التوافقيات

تُنتج عملية CCV توافقيات التيار والجهد على مدخل ومخرج CCV. وتُنتج توافقيات خط التيار المتردد على مدخل CCV وفقًا للمعادلة [ 9 ].

f h = f 1 ( k q ±1) ± 6 n f o ,

أين

  • يمثل f h التردد التوافقي المفروض على خط التيار المتردد،
  • k و n عددان صحيحان،
  • يمثل q رقم النبضة (6، 12، ...)،
  • f o هو تردد خرج CCV،
  • يمثل الحد الأول من المعادلة المكونات التوافقية لمحول عدد النبضات بدءًا من تكوين النبضات الست، و
  • يشير الحد الثاني في المعادلة إلى ترددات النطاق الجانبي المميزة للمحول، بما في ذلك التوافقيات البينية والتوافقيات الفرعية المرتبطة بها.

مراجع

المراجع المضمنة
  1. 1 2 بوز، بيمال ك. (2006). إلكترونيات القدرة ومحركات القيادة  : التطورات والاتجاهات . أمستردام: أكاديميك. ص  126. ISBN 978-0-12-088405-6.
  2. ↑ كلوج، ديتر-رولف؛ كلاسين، نوربرت (2005). "محركات الجهد المتوسط ​​عالية القدرة - الابتكارات، والمحفظة، والاتجاهات". المؤتمر الأوروبي للإلكترونيات وتطبيقاتها . ص 5. doi : 10.1109/EPE.2005.219669 . 
  3. 1 2 بوز (2006)، ص 153
  4. ↑ واتزمان، ماركوس واتزمان؛ راسكويتز، ستيفن (سبتمبر-أكتوبر 1996). "مطحنة درفلة صينية لشرائط الألمنيوم عالية الجودة" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 27 مارس 2014. تم الاطلاع عليه في 5 أغسطس 2011 .{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  5. ↑ باكاستي، ريستو؛ وآخرون . (فبراير 1999). "تجربة مع أنظمة الدفع أزيبود على متن السفن البحرية" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 19 مارس 2012. تم الاطلاع عليه في 28 أبريل 2012 . {{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  6. ↑ بوز (2006)، ص 119
  7. ↑ هيدت، جي تي؛ تشو، آر إف (أبريل 2005). "تأثير استراتيجيات التحكم في محول التردد على جودة الطاقة". معاملات IEEE في مجال توصيل الطاقة . 20 (2): 1711-1718 . doi : 10.1109/tpwrd.2004.834350 . S2CID 7595032 . 
  8. ↑ ACS 6000c. "تطبيق محول التردد للتحكم عالي الأداء في سرعة وعزم دوران المحركات المتزامنة من 1 إلى 27 ميجاواط" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 19 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 أبريل 2012 .{{cite web}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )
  9. ↑ معيار IEEE 519 (1992). الممارسات والمتطلبات الموصى بها من IEEE للتحكم التوافقي في أنظمة الطاقة الكهربائية . IEEE. ص 25. doi : 10.1109/IEEESTD.1993.114370 . ISBN  978-0-7381-0915-2.{{cite book}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )
مراجع عامة
  • دورف، ريتشارد سي، محرر (1993)، دليل الهندسة الكهربائية ، بوكا راتون: مطبعة سي آر سي، رمز Bibcode : 1993eeh..book.....D ، رقم ISBN 0-8493-0185-8
  • لاندر، سيريل دبليو (1993)، إلكترونيات القدرة (  الطبعة الثالثة)، لندن: ماكجرو هيل، رقم ISBN 0-07-707714-8