CC BY
14
ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Мао Чжэнь, студент
Российский университет транспорта
(Россия, г. Москва)
DOI:10.24412/2500-1000-2022- 7-2-94-98
Аннотация. Преобразование постоянного (ФС) и переменного (АС) тока - это сложный и длительный процесс, который в разных областях принимает различные формы. В данной статье представлены два основных подхода: Во-первых - топология двигателя постоянного тока. Во-вторых, исследование принципа и применения инверторного силового тормоза постоянного тока анализирует его рабочие характеристики и сравнивает систему в моделировании, чтобы убедиться, что конструкция имеет высокую надежность и стабильность; экспериментальное сравнение показывает, что преобразование между постоянным и переменным током может быть достигнуто с помощью технологии двигателя постоянного тока и что наилучший эффект торможения может быть достигнут при одинаковых условиях параметров.
Ключевые слова: постоянный ток, переменный ток, топология двигателя постоянного тока, силовой тормоз с разветвленным инвертором.
1. Преобразователи двигателей постоянного и переменного тока
1.1. Топология двигателей постоянного тока
В конструкции двигателя переменного тока это нелинейный якорь с несколькими степенями свободы. Обычно мы формируем двигатель с замкнутым контуром или источник тока из трехфазной цепи.
1) Однофазные двигатели постоянного тока маленькие, легкие и компактные;
2) Двухфазные двигатели переменного тока не могут использоваться из-за жестких условий эксплуатации;
Принцип преобразования АС-ОС решает проблему взаимного соответствия между постоянным и переменным током, что делает его очень практичным. Два основных метода преобразования обычно используются в трех различных методах обработки. К ним относятся: источник постоянного тока, метод двойного перекрестного регулирования скорости и метод преобразователя частоты для изучения принципа преобразования асинхронных двигателей в трехфазной стационарной системе координат; анализ матрицы дифференциальной мощности и влияние векторного уравнения напряжения со стороны сети на форму волны тока, а также провер-
ка и сравнение экспериментальных данных для поиска лучших результатов по сравнению с двумя и их перспективного применения.
1.2 Инверторные источники питания постоянного тока
Инвертор - это схема преобразования, которая изменяет напряжение, управляя коммутационными устройствами.
1) Резонансный регулятор переменного тока: состоит из конденсаторов фильтра, индукторов и компонентов регулятора напряжения. Когда доступ цепи переменного тока к нагрузке может сделать выходной ток для поддержания стабильности; и если источник питания постоянного тока получает большую мощность резонансного сигнала приведет к этому искажение частоты или колебания напряжения слишком большие, тем самым влияя на всю систему рабочее состояние или даже повреждение оборудования, вызывая значительные потери, в результате чего факторы нестабильности.
2) Мостовой выпрямительный трансформатор переменного тока: фильтрующим конденсатором, компонентами регулятора напряжения и регулятором напряжения. Если входное напряжение составляет АС 220У, ОС 5У, выходной ток 6А, он
может быть преобразован в энергию постоянного тока [1].
Инвертор - это способ преобразования и управления переменным током постоянного тока путем изменения напряжения постоянного тока таким образом, что переменный ток может быть преобразован в ток подходящей частоты и регулируемый выходной ток равной амплитуды с другими формами энергии. В настоящее время существует два основных метода получения стабильного напряжения. Один из них - использование переключающих устройств ШИМ для достижения технологии широтно-импульсной модуляции; другой - использование микроконтроллера для генерации широтно-импульсной модуляции ^Р1) для получения синусоидальной формы волны, которая затем используется как стандартный цифровой контроллер для управления и обработки параметров мощности преобразователя постоянного тока и других функциональных операций, чтобы в конечном итоге достичь выработки электроэнергии в сети постоянного тока, питания сети переменного тока и двунаправленного питания переменного тока.
Поэтому нам нужно фильтровать переменный ток [2]. Из-за нелинейных характеристик резонансных цепей, потерь при переключении и колебаний напряжения выходной ток значительно изменяется, а также наблюдается большая пульсация на входе переменного тока.
2. БС
2.1. Коммутация двигателей постоянного тока
Благодаря развитию силовой электроники постоянный ток преобразуется в переменный с помощью щеток и коммутаторов. Между двигателем переменного тока и генератором постоянного тока существует взаимосвязь.
1) Внутри двигателя постоянного тока есть цепь, которая может быть инвертирована, но не может напрямую преобразовывать электрическую энергию в механическую, называемая "внутренний ротор" или "внешний ротор"; она также может создавать некоторые особые свойства, такие как напряжение перегрузки по току, перегрев тока и т.д. Это требует изменения числа
витков обмотки якоря для достижения функции регулирования скорости и управляющего воздействия на двигатель.
2) Метод преобразования переменного тока. Этот метод заключается в изменении витков обмотки статора двигателя постоянного тока и распределения тока для достижения управления напряжением питания переменного тока, основная принципиальная схема показана на рисунке. Секция постоянного тока неподвижна, а к ротору добавляется якорь, образуя трехфазную неподвижную систему координат -цепь Y-преобразования; при подаче напряжения на двигатель генерируется вращающееся магнитное поле, которое подключается к исходной сети для преобразования электрической энергии в механическую. Для этого, изменив подключение цепи, можно завершить метод преобразования переменного тока:
3) Метод несбалансированного тока. Несимметричный ток является очень важной частью цепи переменного тока, который также известен как «постоянный ток» [3]. Этот метод может быть эффективным для повышения стабильности оборудования системы. Однако это явление вызвано изменениями электрических величин на стороне переменного тока; и изменением схемы, влияющим на характеристики распределения напряжения, что может вызвать различные степени колебаний между переменным и постоянным током (например, нагрузка, потенциал и т.д.) возникают несимметричные токи (т.е. существуют различия одинакового размера или противоположного направления в одном и том же типе цепи за один и тот же период времени); этот метод используется в трехфазных цепях, Ток дисбаланса рассчитывается путем изменения числа витков в обмотке статора двигателя постоянного тока [4]. Поскольку этот метод подходит только для источников питания малой мощности. Однако с ростом уровня силовой электроники и технологии производства интегральных схем, повышением требований к электропитанию и появлением новых материалов, силовое оборудование становится все более сложным. Когда традиционные методы не могут удовлетво-
рить потребности людей в плане качества и стабильности электроэнергии, нам необходимо исследовать и разработать более разумный и практичный способ преобразования постоянного и переменного тока.
Коммутация двигателей постоянного тока является наиболее распространенной и простой среди цепей переменного тока.
3) Для подачи питания со стороны переменного тока используется прерыватель постоянного тока. Поскольку источник питания переменного тока для трехфазного асинхронного двигателя [5], поэтому его принцип работы и схема такая же: когда напряжение питания является постоянным, когда выходной ток от синусоидального до отрицательного; и входное выходное напряжение является растущей тенденцией вниз и явление пульсирующего колебания, чтобы сохранить переменную частоту стабильной. Двигатель постоянного тока обладает такими преимуществами, как простые характеристики нагрузки, простота управления и низкая цена.
2.2. Теория гармоник преобразования постоянного тока
Основные правила преобразования постоянного тока, следующие:
1) В трехфазной цепи, поскольку источник постоянного тока имеет емкостное сопротивление, гармоники неизбежны при прохождении переменного тока через нагрузку. Если для фильтрации гармоник используется конденсатор, то большая часть потерь энергии сводится к минимуму. Это позволяет преобразовать энергию переменного тока в синусоидальный переменный ток. Это решает проблему не только непринятия высокочастотных и пульсирующих нагрузок в традиционной электросети, но и достаточной мощности для потребления энергии; это также позволяет эффективно избежать повреждения другого оборудования или устройств, вызванного колебаниями напряжения и тока, которые в цепях переменного тока могут вызвать изменения формы волны напряжения из-за различий в компонентах постоянного и переменного тока. Для получения различных характеристик сигнала, таких как синусоидальные колебания, колебания то-
ка и фазовые сдвиги, предлагается резонансная схема.
2) Метод частоты колебаний
При прохождении постоянного электрического поля образуется определенного размера поверхность переменного потенциала из-за взаимодействия между компонентом вектора силы электрического поля и магнитным полем; в этот момент, если нет переменного реактора или можно использовать диод, компоненты переменного и постоянного тока переменной мощности можно поддерживать в постоянном состоянии для достижения синусоидальных колебаний, изменения тока и сдвига фаз и т.д.
2.3. Переходные колебания в преобразователях постоянного тока
Мгновенное напряжение источника постоянного тока является неопределенной величиной, а в цепи переменного тока присутствуют компоненты как постоянного, так и переменного тока [6]. Изменение амплитуды возникает при передаче сигнала переменного тока из цепи переменного тока в цепь нагрузки. Колебания напряжения, вызванные переменным током, могут влиять на другие компоненты частоты, такие как ток, плотность потока и т.д.; это также может привести к снижению перегрузочной способности сети или снижению мощности и так далее по ряду причин, вызывающих изменения в распределении мощности сети и приводящих к ряду сложных проблем: В цепях переменного тока мгновенное напряжение преобразователя постоянного тока обычно является сигналом переменного тока, но так как он работает до схемы инвертора. Поэтому, когда источник питания переменного тока выдает большой импульс тока, это приведет к очень большим колебаниям значений (около 1 В/м). Поэтому для обеспечения стабильной и безопасной работы системы электроснабжения необходимо обеспечить хорошую совместимость между источником питания преобразователя постоянного тока и нагрузкой и минимизировать помехи для оборудования электросети или устройств сети связи; в то же время необходимо по возможности повысить эффективность самого преобразователя, чтобы
он мог быстро реагировать на изменения управляющего напряжения в минимально возможном диапазоне. и пиковой мощности. Благодаря высокому выходному КПД трансформатора постоянного тока и большому диапазону изменений. Поэтому при изменении нагрузки может возникнуть нестабильность, вызывающая ряд проблем, таких как колебания напряжения и колебания тока; это также может привести к колебаниям системы или колебаниям за пределами шага (т.е. гармоникам), нелинейным эффектам и ошибкам в процессе преобразования энергии, влияющим на динамический отклик преобразователя в рабочем состоянии, что приводит к смещению и джиттеру схемы в определенной степени.
Заключение. Постоянный ток и переменный ток - это разные понятия, но у них есть кое-что общее. В жизни мы используем объект для описания общения. Другой
мир может предоставить две формы энергии: одна - электрическая энергия; другая - электрическая энергия, используемая тем же способом для более высокого и широкого применения. Поэтому в данной статье описаны три типа принципов преобразования переменного и постоянного тока и их соответствующие характеристики. Он также делает выводы на основе экспериментов и сравнительного анализа различных видов переменного тока по сравнению с другими видами, а затем обобщает полученные знания. Хотя переменный ток является более теоретически полным, чем постоянный, он имеет много собственных недостатков. Например, характеристики крутящего момента и частоты переменного тока. Поэтому нам необходимо глубже понять и освоить эти знания, прежде чем мы сможем анализировать и обсуждать их, чтобы помочь себе и лучше решать проблемы.
Библиографический список
1. Дин Юйсинь. Экспериментальное исследование улучшенной теплопередачи с помощью рециркуляционного пульсирующего потока. - 2016.
2. Правильный метод фильтрации переменного тока. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.elecfans.com/zt/1536590/
3. Различия и характеристики цепей постоянного и переменного тока - eFever. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://rn.elecfans.com/artide/512744.html.
4. Ши Бенлонг. Проектирование однофазных двигателей с последовательным возбуждением и анализ их коммутационных характеристик. - 2014.
5. Ма Цин. Исследование системы управления скоростью лебедки доменной печи. -2008.
6. Различия и характеристики цепей постоянного и переменного тока. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.ppkao.com/tiku/shiti/74eb3640dde542959a511b888a0a062e.html.
RESEARCH AND ANALYSIS OF THE PRINCIPLES OF DIRECT AND ALTERNATING
CURRENT CONVERSION
Mao Zhen, Student
Russian University of Transport
(Russia, Moscow)
Abstract. Converting direct (DC) and alternating (AC) current is a complex and lengthy process that takes different forms in different areas. This article presents two main approaches: Topology of a DC motor. Second, the study of the principle and application of the DC inverter power brake analyzes its performance and compares the system in simulation to ensure that the structure has high reliability and stability; The experimental comparison shows that the conversion between DC and AC can be achieved with DC motor technology, and that the best braking effect can be achieved under the same parameter conditions.
Keywords: DC, AC, DC motor topology, power brake with branched inverter.
