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Depuis l'avènement des moteurs à induction automatique, le fonctionnement de l'onduleur existe sous forme d'alternateurs.Avant l'avènement des transistors à grande vitesse, c'était l'un des principaux moyens de changer la vitesse d'un moteur, mais parce que la vitesse du générateur réduisait la fréquence de sortie plutôt que la tension, le changement de fréquence était limité.

Regardons les composants de l'onduleur et voyons comment ils fonctionnent ensemble pour changer la fréquence et la vitesse du moteur.

01 Composant de l'onduleur - redresseur

Comme il est difficile de changer la fréquence de l'onde sinusoïdale CA en mode CA, la première tâche de l'onduleur est de convertir la forme d'onde en courant continu.Le premier composant de tous les convertisseurs de fréquence est un dispositif appelé redresseur ou convertisseur, comme indiqué ci-après:

Un circuit rectificateur convertit le courant alternatif en courant continu et fonctionne à peu près de la même manière qu'un chargeur de batterie ou un soudeur à arc.Il utilise un pont de diode pour limiter l'onde sinusoïdale AC à se déplacer dans une seule directionLe résultat est que la forme d'onde CA entièrement rectifiée est interprétée par le circuit CC comme une forme d'onde DC locale.Un onduleur triphasé prend trois phases d'entrée CA séparées et les convertit en une seule sortie CC.

La plupart des onduleurs triphasés peuvent également accepter une alimentation monophase (230V ou 460V), mais comme il n'y a que deux branches d'entrée,la puissance de sortie de l'onduleur (HP) doit être diminuée car le courant CC généré est proportionnellement réduitEn revanche, un véritable onifase (l'onifase qui contrôle un moteur monophase) utilise une entrée monophase et produit une sortie CC proportionnelle à l'entrée.

En ce qui concerne le fonctionnement à vitesse variable, les moteurs à trois phases sont plus couramment utilisés que les composants de compteur monophasique pour deux raisons.d'autre part, nécessitent généralement une certaine intervention externe pour commencer à tourner.

02 Composants d'inverseurs - bus à courant continu

Le deuxième composant du bus CC (montré par le bus CC sur la figure) n'est pas visible dans tous les convertisseurs car il n'affecte pas directement l'opération de conversion de fréquence.Il est toujours présent dans les disques d'une grande qualitéLe bus CC utilise des condensateurs et des inducteurs pour filtrer la tension " ondulatoire " CA dans le courant continu converti puis dans la section de l'onduleur.Il comprend également un filtre qui bloque la distorsion harmonique et peut être alimenté à nouveau à l'alimentation de l'onduleurDes onduleurs plus anciens et des filtres de ligne séparés sont nécessaires pour compléter ce processus.

03 Composants d'inverseurs - Inverseurs

À droite de l'illustration se trouvent les "entrailles" de l'onduleur (montrée dans l'onduleur).L'onduleur utilise trois ensembles de transistors à commutation à grande vitesse (montrés dans l'IGBT) pour créer une "impulsion" en courant continu qui simule les trois phases de l'onde sinusoïdale CACes impulsions déterminent non seulement la tension de l'onde, mais aussi sa fréquence.Les onduleurs modernes utilisent une technique appelée "modulation de la largeur d'impulsion" (PWM) pour réguler la tension et la fréquence.

Ensuite, nous parlons de l'IGBT, qui signifie "transistor bipolaire à porte isolée", qui est le composant de commutation (ou impulsion) de l'onduleur.Les transistors (au lieu des tubes à vide) remplissent deux fonctions dans notre monde électronique.Il peut agir comme un amplificateur comme un amplificateur et augmenter le signal, ou il peut agir comme un interrupteur en allumant et en éteignant simplement le signal.L'IGBT est une version moderne qui offre des vitesses de commutation plus élevées (3000-16000 Hz) et une production de chaleur réduiteUne vitesse de commutation plus élevée peut améliorer la précision de la simulation des ondes CA et réduire le bruit du moteur.donc le convertisseur de fréquence a une empreinte plus petite.

04 Forme d'onde PWM de l'onduleur

La figure ci-dessous montre la forme d'onde produite par un onduleur avec un convertisseur PWM par rapport à une véritable onde sinusoïdale CA.La sortie de l'onduleur est constituée d'une série d'impulsions rectangulaires d'une hauteur fixe et d'une largeur réglableDans ce cas particulier, il existe trois ensembles d'impulsions: un ensemble large au milieu et un ensemble étroit au début et à la fin des parties positives et négatives du cycle AC.

La somme des zones des impulsions est égale à la tension effective de l'onde CA réelle.Si vous étiez de couper les impulsions au-dessus (ou en dessous) de la forme d'onde réelle AC et remplir l'espace vide sous la courbe avec euxC'est ainsi que l'onduleur peut contrôler la tension du moteur.

La somme des largeurs d'impulsion et des largeurs vides entre elles détermine la fréquence de la forme d'onde vue par le moteur (d'où PWM ou modulation de la largeur d'impulsion).Il n'y a pas de lacunes), la fréquence sera toujours correcte, mais la tension sera beaucoup plus grande qu'une véritable onde sinusoïdale CA.le convertisseur de fréquence changera la hauteur et la largeur de l'impulsion et la largeur de l'espace vide entre eux.

Certaines personnes peuvent se demander comment ce "faux" AC (en fait DC) fonctionne un moteur à induction AC. Après tout,avez-vous besoin d'un courant alternatif pour "sentiment" le courant dans le rotor d'un moteur et son champ magnétique correspondant? Alors, AC provoquera naturellement l'induction, parce qu'il change constamment de direction, d'autre part, DC ne fonctionnera pas normalement une fois que le circuit est activé.

Cependant, si le courant continu est allumé et éteint, le courant continu peut induire.Le but de ces points est de "pulser" de la batterie à la bobine (transformateur)Cela induit une charge électrique dans la bobine, qui augmente ensuite la tension à un niveau qui permet à la bougie d'allumage de s'allumer.Les amples impulsions CC vues sur la figure ci-dessus sont en fait constituées de centaines d'impulsions individuelles, et ce mouvement d'allumage et d'arrêt de la sortie de l'onduleur permet que cela se produise par induction CC.

05 Voltage effectif

Un facteur qui rend le courant alternatif compliqué est qu'il change constamment la tension, de zéro à une tension positive maximale, puis de retour à zéro, puis à une tension négative maximale,et ensuite revenir à zéro.. Comment déterminer la tension réelle appliquée au circuit? L'illustration ci-dessous est une onde sinusoïdale de 60 Hz, 120 V. Notez cependant que sa tension maximale est de 170 V. Si sa tension réelle est de 170 V,Comment peut-on appeler ça une onde de 120 V??

Dans un cycle, il commence à 0V, monte à 170V, puis tombe à 0 à nouveau.La surface du rectangle vert original avec la limite supérieure à 120V est égale à la somme des zones des parties positives et négatives de la courbeDonc 120V est la moyenne?

Eh bien, si vous deviez faire la moyenne de toutes les valeurs de tension à chaque point tout au long du cycle, le résultat serait d'environ 108V, donc ce ne peut pas être la réponse.Il a à voir avec ce que nous appelons la "tension effective. "

Si vous deviez mesurer la chaleur générée par le courant continu qui traverse la résistance, vous constaterez qu'elle est supérieure à la chaleur générée par le courant alternatif équivalent.Ceci est dû au fait que le courant alternatif ne maintient pas une valeur constante tout au long du cycleSi l'expérience est réalisée en laboratoire, dans des conditions contrôlées, il est constaté qu'un courant continu particulier produit une augmentation de chaleur de 100 degrés, son équivalent AC produira une augmentation de chaleur de 70.Augmentation de 7 degrés ou 70Donc la valeur effective du courant alternatif est 70,7% du courant continu.On peut également voir que la valeur effective de la tension CA est égale à la racine carrée de la somme des tensions carrées de la première moitié de la courbe.

Si la tension de pointe est égale à 1 et que les tensions individuelles de 0 à 180 degrés doivent être mesurées, la tension effective sera la tension de pointe de 0 à 707,0.707 fois la tension de pointe de 170 dans la figure est égale à 120VCette tension efficace est également connue sous le nom de tension moyenne carrée ou tension RMS. Par conséquent, la tension de pointe est toujours 1,414 de la tension effective.Le courant alternatif 230V a une tension de pointe de 325V tandis que le 460 a une tension de pointe de 650V.

En plus des changements de fréquence, même si la tension est indépendante de la vitesse de fonctionnement du moteur CA, l'onduleur doit également changer la tension.

Le diagramme montre deux ondes sinusoïdales AC de 460 V. Le rouge est une courbe de 60 Hz, le bleu est de 50 Hz. Les deux ont une tension maximale de 650 V, cependant, 50 Hz est beaucoup plus large.Vous pouvez facilement voir que la zone dans la première moitié de la courbe de 50 Hz (0-10 ms) est plus grande que la première moitié de la courbe de 60 Hz (0-8En outre, comme la surface sous la courbe est proportionnelle à la tension effective, la tension effective est plus élevée.l'augmentation de la tension effective devient plus spectaculaire.

Si les moteurs 460 V sont autorisés à fonctionner à ces tensions plus élevées, leur durée de vie peut être considérablement réduite.l'onduleur doit constamment modifier la tension de " pic " par rapport à la fréquence afin de maintenir une tension effective constantePlus la fréquence de fonctionnement est basse, plus la tension de pointe est basse, et vice versa.

Vous devriez maintenant avoir une bonne compréhension du fonctionnement de l'onduleur et de la façon de contrôler la vitesse du moteur.La plupart des entraînements permettent à l'utilisateur de régler manuellement la vitesse du moteur à l'aide d'un interrupteur ou d'un clavier à plusieurs positions, ou d'automatiser le processus à l'aide de capteurs (pression, débit, température, niveau, etc.).