基本上，环变换器是交流到交流变换器，用于改变电源的频率到所需的负载频率。这些是自然换向，直接频率转换器使用自然换向晶闸管。这些主要用于高功率应用高达几十兆瓦的频率降低。
环变换器的一些应用包括大功率交流驱动、推进系统、高频感应加热、海上和水下航行器同步电机、电磁发射器等。让我们详细讨论这个概念。
大纲
环变流器简介
环变换器是一种将某一频率的交流功率转换为另一频率(通常为较低频率)的交流功率的装置。
它转换频率不需要任何中间直流链路的帮助。循环变换器的输出电压和频率可以通过控制电路独立地连续变化。因此，与其他变频器不同，它是单级变频器。
环变流器是使用自然换向晶闸管构建的，具有固有的双向功率流能力。这些可以是单相到单相，单相到三相和三相到三相转换器。
所以控制电路的实现并不简单，因为大量的可控硅，通常4或8可控硅为单相和36为三相电源。对于这种控制器，微控制器或微处理器或DSP被用来触发可控硅。
基本上，这些分为两种主要类型，如下所示。
降压cyclo-converter
它就像一个降压变压器，输出频率小于输入频率fo < fi。
升压cyclo-converter
它提供的输出频率大于输入频率，fo >fi。
在降压环变换器的情况下，输出频率被限制为输入频率的一小部分，通常在50Hz供电频率的情况下，输出频率低于20Hz。在这种情况下，不需要单独的换向电路，因为可控硅是线路换向器件。
但在升压环变换器的情况下，需要强制换向电路在所需频率关闭可控硅。这种电路相对来说非常复杂。因此，大多数环变流器都是降压型的，其频率比输入频率低。
降压环变换器电路可以进一步分为以下几种类型。
- 单相到单相环变流器
- 三相到单相环变流器
- 三相到三相环变流器
除了频率控制外，还可以通过相位控制技术来改变环变换器的输出电压。这些可用于从变频输入值提供固定频率输出或从固定频率输入提供变频输出。
这些主要用于非常高功率，低速交流电机和牵引系统，特别是低频三相到单相系统。
环变流器的基本工作原理
环形变换器的等效电路如下图所示。在这里，每个二象限相控变换器都用一个所需频率的电压源表示，并考虑输出功率是由所需频率的交流电压产生的。
串联在每个电压源上的二极管代表每个二象限变换器的单向传导。如果忽略每个变换器的输出电压波动，则它是理想的，并表示期望的输出电压。
如果每个变换器的发射角连续调制，每个变换器在其输出端产生相同的正弦电压。
所以这两个变流器产生的电压具有相同的相位、电压和频率。循环变流器产生的平均功率可以从输出端流入或流出，因为负载电流可以通过正、负变流器自由地流入或流出负载。
因此，可以通过循环转换器电路操作任何相位角(或功率因数)的负载，电感或电容。
由于各变换器负载电流的单向性，很明显，正变换器负载电流为正半周，负变换器在此期间处于空闲状态。
类似地，负转换器携带负半周期的负载电流，而正转换器在此期间保持空闲，无论电流相对于电压的相位如何。
这意味着每个转换器在其相关的半周期期间在整流和逆变区都工作。
下图显示了理想的输出电流和电压波形用于滞后和超前功率因数负载的环变换器。正转换器和负转换器的导通周期也在图中说明。
当负载电流为正时，正转换器工作，而负转换器处于空闲状态。以同样的方式，负变换器工作在负半周的负载电流。
各变换器的整流和逆变方式如图所示。这个期望的输出电压是通过调节单个转换器的发射角度产生的。
单相到单相环变流器
这些在实践中很少使用;然而，这些是了解环变换器的基本原理所必需的。
它由两个全波完全控制的桥式晶闸管组成，其中每个桥有4个晶闸管，每个桥以相反的方向(背对背)连接，这样就可以得到正负电压，如下图所示。这两个桥都是由单相，50hz交流电源激励。
在输入电压的正半周期内，正变流器(桥-1)打开并提供负载电流。在输入的负半周期内，负电桥打开并提供负载电流。两个转换器不应一起导通，以免在输入处造成短路。
为了避免这种情况，在负载电流正半周期时抑制对桥2晶闸管的触发，而在桥1晶闸管的门处对其进行触发。在负载电流的负半周期内，抑制了对正桥的触发，同时抑制了对负桥的触发。
通过控制晶闸管的开关周期，改变正半周期和负半周期的时间周期，从而改变频率。此频率的基频输出电压可以很容易地分步降低，即1/2、1/3、1/4等。
上图显示了产生输入频率的四分之一的环形变换器的输出波形。在这里，对于前两个周期，正转换器工作并向负载提供电流。
它对输入电压进行整流，产生单向输出电压，我们可以在图中观察到四个正半周期。在接下来的两个周期中，负变换器工作并提供负载电流。
这里没有显示电流波形，因为它是电阻负载，其中电流(较小的幅度)完全跟随电压。
在这里，如果另一个转换器工作，则一个转换器被禁用，因此两个转换器之间没有循环电流。由于控制方案的不连续模式是复杂的，大多数循环变流器运行在循环电流模式下，允许连续电流在变流器和电抗器之间流动。
这种循环电流型环形变换器可以同时在两者上运行纯电阻(R)和感性(R- l)负载。
三相到单相环变流器
与上面的环变流器类似，三相到单相环变流器也由正极和负极组晶闸管组成。
如图所示，这些环形变换器可以是半波或全桥变换器。就像单相环变流器，这些也产生一个整流电压在负载终端由每组晶闸管。
在输入的正半周期内，控制正组晶闸管的导通，在负半周期内，控制负组晶闸管的导通，以产生所需频率的输出电压。
在桥式环变流器中，正负变流器都可以产生任何极性的电压，但负变流器只提供负电流，而正变流器提供正电流。
因此，环变换器可以在四个象限下工作，即(+V， +i)和(-V， -i)的整流模式和(+V， -i)和(-V， +i)的反转模式。
上图为一频率三相电源向较低频率单相电源的转换。在这种情况下，对正晶闸管组的发射角度逐渐变化以产生单相输出电压。
在M点，射角是90度然后减小到S点，射角为0。同样从T点到Y点，延迟角逐渐增大。
这改变了晶闸管的触发信号，改变了其导通时间周期，从而改变了输出电压的频率。
三相到三相环变流器
这是通过连接3个三相到单相环变流器到负载获得的。这些转换器可以用星形或三角形连接。半波型和桥型三相环变换器如下图所示。
三相到三相环变换器又称18晶闸管环变换器或3脉冲环变换器，三相到三相桥式环变换器又称6脉冲环变换器或36晶闸管环变换器。
该转换器由六组转换电路组成，其中三组称为正组，其他三组为负组。
在每个正半周内，正基团携带电流，在负半周内，负基团携带电流。每组晶闸管的导通时间决定了所需的输出频率。
在这里，通过改变可控硅传导的发射或延迟角度来改变输出电压的平均值，而通过改变可控硅发射的顺序来改变输出频率。
中性连接在平衡负载下不再必要，因此可以省略此连接。
三相循环变换器比单相变换器更受欢迎，因为它们可以处理非常大的电流并产生平滑的输出波形。
它是一种高效的变频驱动器，因为晶闸管数量多，脉冲数增加，导致输出电压波形纹波含量小。
环变流器的应用
环变流器主要用于产生低频交流电压。这种要求的主要应用是电力牵引系统，其中低频，通常是25hz或162 /3 Hz是首选。
在这种系统中，三相鼠笼式感应电动机是由合适的环形变换器电路控制的。环变换器的其他应用包括
- 高压直流输电系统
- 静态Var生成
- 飞机或船上的电源
- 高功率交流驱动器的速度控制
- 磨
- 水泥厂传动装置
- 我的络筒机
很高兴最后能知道
环变换器的主要优点是它使用了一种线换相技术来关闭晶闸管，因此它消除了强制换相的需要。这也比直流链变换器更有效，直流链变换器需要两个功率转换阶段。
但是，环形变换器的主要问题是在较高的频率下产生严重失真的波形。这可以产生合理的失真，正弦波形高达162 /3 Hz，超过这个频率的波形就不是很好。
采用环变换器控制交流电机转速时，也会影响系统的功率因数。它需要大量的晶闸管。此外，这些转换器更昂贵。
由于这些原因，环变流器的应用受到了限制。现在，大多数环变流器正被变频驱动器所取代。
图像的贡献者
- 三环转换器-siemens.com
