- Cycloconverterとは何ですか？
- なぜサイクロコンバーターが必要なのですか？
- サイクロコンベッターの種類：
- サイクロコンバーターの背後にある基本原理：
- 単相から単相へのサイクロコンバーター：
- 三相から単相へのサイクロコンバーター：
- 三相から三相サイクロコンバーター：
- アプリケーション：
電源は大きく2つのカテゴリに分類できます。1つはAC電源で、もう1つはDC電源です。私たちが知っているように、AC電力しか生成できず、より経済的であるため、伝送にACを使用します。したがって、ほとんどの電気機械/デバイスはAC電力で動作します。ただし、発電所から供給される標準の電圧と周波数は、特定の産業用機械を駆動するには不十分な場合があります。そのような場合、コンバーターとインバーターを使用して、ある形式の電源を別の形式、たとえば異なる電圧定格、電流定格、または周波数定格に変換します。Cycloconveterは、ある周波数のAC電力を調整可能な周波数のAC電力に変換するコンバーターの1つです。この記事では、これらのCycloconverterの動作とアプリケーションについて詳しく説明します。
Cycloconverterとは何ですか？
ウィキペディアのサイクロコンバータの標準的な定義は次のとおりです。「 サイクロコンバータ （CCV）または サイクロインバータは 、中間電源なしでAC電源のセグメントからの出力波形を合成することにより、定電圧、定周波数のAC波形をより低い周波数の別のAC波形に変換しますDCリンク」
Cycloconvertersの1つの特定の特性は、変換プロセスでDCリンクを使用しないため、非常に効率的であることです。変換は、サイリスタなどのパワーエレクトロニクススイッチを使用し、論理的に切り替えることによって行われます。通常、これらのサイリスタは、正の半分と負の半分の2つに分けられます。各半分は、ACフォームの各半サイクル中にそれらを回転させることによって導通させられるため、双方向の電力の流れが可能になります。今のところ、次の図に示すように、固定電圧固定周波数AC電力を入力として受け取り、可変周波数、可変電圧を出力として提供するブラックボックスとしてサイクロコンバーターを想像してください。
記事を読みながら、このブラックボックス内で何が起こっている可能性があるかを学びます。
なぜサイクロコンバーターが必要なのですか？
さて、これで、サイクロコンベッターが固定周波数のAC電力を可変周波数のAC電力に変換することがわかりました。しかし、なぜそれを行う必要があるのでしょうか。周波数が可変のAC電源を使用する利点は何ですか？
この質問への答えは速度制御です。サイクロコンベッターは、圧延機、ボールミル、セメントキルなどで使用されるような大型モーターの駆動に広く使用されています。サイクロコンバーターの出力周波数はゼロまで下げることができるため、非常に大きなモーターを全負荷で最小速度で始動できます。出力周波数を上げて、モーターの速度を徐々に上げます。サイクロコンバーターが発明される前は、これらの大型モーターは完全にアンロードする必要があり、モーターを始動した後は徐々にロードする必要があり、その結果、時間と人的電力が消費されます。
サイクロコンベッターの種類：
入力AC電源の出力周波数と相数に基づいて、サイクロコンバータは次のように分類できます。
1.ステップアップサイクロコンバーター
2. Ste-DownCycloconverters
- 単相から単相へのサイクロコンバーター
- 三相から単相へのサイクロコンバーター
- 三相から三相へのサイクロコンバーター
ステップアップサイクロコンバーター：ステップアップCCVは、その名前が示すように、このタイプのCCVは入力周波数よりも高い出力周波数を提供します。しかし、粒子の用途が少ないため、広く使用されていません。ほとんどのアプリケーションでは、ここインドのデフォルト周波数である50Hz未満の周波数が必要になります。また、ステップアップCCVは強制転流を必要とし、回路の複雑さを増します。
ステップダウンサイクロコンバーター：ステップダウンCCVは、すでによく推測されているかもしれませんが、入力周波数よりも低い出力周波数を提供するだけです。これらは最も一般的に使用されており、自然な転流の助けを借りて機能するため、構築と操作が比較的簡単です。ステップダウンCCVは、以下に示すようにさらに3つのタイプに分類されます。この記事では、これらの各タイプについて詳しく説明します。
サイクロコンバーターの背後にある基本原理：
サイクロコンバータには3つの異なるタイプがありますが、回路に存在するパワーエレクトロニクススイッチの数を除いて、それらの動作は非常に似ています。たとえば、単相から単相CCVには6つのパワーエレクトロニクススイッチ（SCR）しかありませんが、三相CCVには最大32のスイッチがあります。
Cycloconverterの最低限の要件を上に示します。負荷の両側にスイッチング回路があり、一方の回路はAC電源の正の半サイクル中に機能し、もう一方の回路は負の半サイクル中に機能します。通常、スイッチング回路はパワーエレクトロニクスデバイスとしてSCRを使用して示されますが、最近のCCVでは、SCRがIGBT、場合によってはMOSFETに置き換えられていることがわかります。
スイッチング回路には、いつ導通し、いつオフにするかをパワーエレクトロニクスデバイスに指示する制御回路も必要です。この制御回路は通常マイクロコントローラーであり、出力からのフィードバックによって閉ループシステムを形成する場合もあります。ユーザーは制御回路のパラメーターを調整することで出力周波数の値を制御できます。上の図のダイオードを使用します。電流の流れの方向を表します。正のスイッチング回路は常に負荷に電流を供給し、負のスイッチング回路は常に負荷から電流をシンクします。
単相から単相へのサイクロコンバーター：
単相から単相へのCCVが使用されることはめったにありませんが、CCVの動作を理解するには、最初に調査して、三相CCVを理解する必要があります。単相から単相へのCCVには、それぞれ4つのSCRで構成される2対の全波整流回路があります。下の写真に示すように、一方のセットはまっすぐに配置され、もう一方のセットは逆平行方向に配置されます。
SCRのすべてのゲート端子は、上記の回路には示されていない制御回路に接続されます。この制御回路は、SCRのトリガーを担当します。回路の動作を理解するために、入力AC電源の周波数が50Hzで、負荷が純粋な抵抗性負荷であり、SCRの点弧角（α）が0°であると仮定します。点火角度は0°であるため、オンにするとSCRは順方向にダイオードのように機能し、オフにすると逆方向にダイオードのように機能します。以下の波形を分析して、CCVを使用して周波数を下げる方法を理解しましょう。
供給電圧周波数の波形はVsで表され、出力電圧周波数の波形はVoで表されます。ここでは1/4に電源電圧周波数を変換しようとしている番目の値の。そのため、電源電圧の最初の2サイクルでは正のブリッジ整流器を使用し、次の2サイクルでは負のブリッジ整流器を使用します。したがって、出力周波数波形Voに示すように、正の領域に4つの正のパルスがあり、次に負の領域に4つの正のパルスがあります。この回路の電流波形は、負荷が純粋に抵抗性であると想定されているため、電圧波形と同じになります。波形の大きさは負荷の抵抗値によって変化しますが。
それが唯一の入力波形の1/4と出力周波数の2サイクル毎ため極性が変化するため、出力周波数は、Voの波形に破線を用いて表されている番目の50Hzの入力周波数のための私達の場合には、入力周波数の出力周波数は（1/4 * 50）約12.5Hzになります。この出力周波数は、制御回路のトリガー機構を変えることで制御できます。
三相から単相へのサイクロコンバーター：
三相から単相CCVも単相から単相CCVに似ていますが、ここでは入力電圧は3相電源であり、出力電圧は可変周波数の単相電源です。回路も非常によく似ていますが、3相AC電圧を整流する必要があるため、整流器の各セットに6つのSCRが必要になる点が異なります。
この場合も、SCRのゲート端子はそれらをトリガーするための制御回路に接続され、同じ仮定が再び行われて、動作を簡単に理解します。また、三相から単相へのCCVには2種類あり、最初のタイプには正と負の両方のブリッジ用の半波整流器があり、2番目のタイプには上記のように全波整流器があります。最初のタイプは、効率が悪いため、あまり使用されません。また、全波タイプでは、両方のブリッジ整流器が両方の極性の電圧を生成できますが、正のコンバーターは正の方向にのみ電流（ソース）を供給でき、負のコンバーターは負の方向にのみ電流をドレインできます。これにより、CCVは4つの象限で動作できます。これらの4つの象限は、整流モードでは（+ V、+ i）と（-V、-i）であり、（+ V、-i）と（-V、-i）反転モード。
三相から三相サイクロコンバーター：
三相から三相へのCCVは、モーターのように三相負荷を直接駆動できるため、最もよく使用されます。三相CCVの負荷は通常、モーターの固定子巻線のような三相スター接続負荷になります。このコンバータは、入力として固定周波数の三相AC電圧を取り込み、可変周波数の三相AC電圧を提供します。
三相CCVには、半波コンバーター付きと全波コンバーター付きの2種類があります。半波コンバータモデルは、18サイリスタサイリスタまたは3パルスサイクロコンバータとも呼ばれます。全波コンバーターは、6パルスサイロコンバーターまたは36サイリスタサイロコンバーターと呼ばれます。下の写真に3パルスのサイクロコンバーターを示します。
ここには6セットの整流器があり、そのうち2セットが各フェーズに割り当てられています。このCCVの動作は単相CCVと似ていますが、ここでは整流器が波の半分しか整流できず、3つの相すべてで同じことが起こります。
アプリケーション：
サイクロコンバーターには多くの産業上の利用可能性があり、以下はそのいくつかです
- 粉砕機
- 重い洗濯機
- 鉱山ワインダー
- HVDC電力線
- 航空機用電源
- SVG（静的VARジェネレーター）
- 船の推進システム