מהפך רב-מפלסי - סוגים ויתרונות

ממיר מתח:

המהפך הוא מכשיר חשמלי הממיר זרם ישר (DC) לזרם חילופין (AC). המהפך משמש לחשמל לגיבוי חירום בבית. המהפך משמש בחלק ממערכות המטוסים להמרת חלק מכוח ה- DC של המטוס ל- AC. החשמל משמש בעיקר למכשירים חשמליים כמו אורות, מכ'ם, רדיו, מנוע ומכשירים אחרים.

מהפך רב-מפלסי:

כעת יישומים תעשייתיים רבים ביום החלו לדרוש הספק גבוה. עם זאת, חלק ממכשירי החשמל בענפים דורשים הספק בינוני או נמוך להפעלתם. שימוש במקור הספק גבוה לכל העומסים התעשייתיים עשוי להועיל למנועים מסוימים הדורשים הספק גבוה, בעוד שהוא עלול לפגוע בעומסים האחרים. כמה כונני מנוע במתח בינוני ויישומי שירות דורשים מתח בינוני. המהפך הרב-מפלסי הוצג מאז 1975 כחלופה במצבי הספק גבוה ומתח בינוני. המהפך הרב-שכבתי הוא כמו מהפך והוא משמש ליישומים תעשייתיים כחלופה במצבי הספק גבוה ומתח בינוני.

מהפך רב-מפלסי

מעגל מהפך DC-AC כללי

הצורך בממיר הרב-שכבתי הוא מתן הספק יציאה גבוה ממקור המתח הבינוני. מקורות כמו סוללות, קבלים-על, הפאנל הסולארי הם מקורות מתח בינוני. המהפך הרב-מפלסי מורכב ממספר מתגים. בממיר הרב-מפלסי, זוויות מתגי הסידור חשובות מאוד.

סוגים של מהפך רב-ממדי:

ממירים מרובי רמות הם שלושה סוגים.

• מהפך רב-ממדי מהודק דיודה
• קבלים מעופפים מהפך רב-ממדי
• מהפך רב גובה מדורגת H- גשר

מהפך דיודה רב-מהודק:

הרעיון העיקרי של מהפך זה הוא שימוש בדיודות ומספק את רמות המתח המרובות דרך השלבים השונים לבנקי הקבלים הנמצאים בסדרה. דיודה מעבירה מתח מוגבל, ובכך מפחיתה את הלחץ על מכשירים חשמליים אחרים. מתח המוצא המרבי הוא מחצי ממתח הכניסה DC. זהו החיסרון העיקרי של המהפך הרב-ממדי המהודק. ניתן לפתור בעיה זו על ידי הגדלת המתגים, הדיודות, הקבלים. בשל בעיות איזון הקבלים, אלה מוגבלים לשלוש הרמות. סוג זה של ממירים מספק יעילות גבוהה בגלל התדר הבסיסי המשמש לכל מכשירי המיתוג וזוהי שיטה פשוטה של ​​מערכות העברת כוח גב אל גב.

לדוגמא: מהפך רב-מפלסי מהודק דיודה 5-מפלס, מהפך רב-מפלסי מהודק דיודה 9- מפלס.

• המהפך הרב-מפלסי המהודק של 5 דיודות משתמש במתגים, דיודות נעשה שימוש בקבל יחיד, כך שמתח המוצא הוא חצי מזרם הכניסה.
• המהפך הרב-מפלסי המהודק של הדיודה בן 9 הרמות משתמש במתגים, קבלים דיודות הם פי שניים יותר מאשר הממירים המהודקים של דיודות בעלות 5 מפלסים. אז הפלט הוא יותר מהקלט.

מהפך דיודה מרובד מהודק בחמישה מפלסים

יישומים של מהפך דיודה מהודק מרובד:

• פיצוי ורדים סטטי
• כונני מנוע במהירות משתנה
• חיבורי מערכת מתח גבוה
• קווי תמסורת מתח DC ו- AC גבוהים

קבלים מעופפים מהפך רב-שכבתי:

הרעיון העיקרי של מהפך זה הוא שימוש בקבלים. זהו חיבור סדרתי של תאי מיתוג מהודקים בקבלים. הקבלים מעבירים את כמות המתח המוגבלת למכשירים חשמליים. במצבי מיתוג מהפך זה הם כמו בממיר המהודק דיודה. דיודות הידוק אינן נדרשות בסוג זה של ממירים רב-מפלסיים. הפלט הוא חצי ממתח הכניסה DC. זהו חסרון של מהפך רב קומות המעופף. יש לו גם יתירות מיתוג בשלב לאיזון הקבלים המעופפים. זה יכול לשלוט גם בזרימת הכוח הפעילה וגם בתגובה. אך בשל המיתוג בתדירות גבוהה, יתקיימו הפסדי מיתוג.

EX: קבלים מעופפים ברמות 5 רמות מהפך, קבלים מעופפים בקומה 9 ברמה מרובת רמות.

• מהפך זה זהה לאותו מהפך רב מהודק דיודה
• בממיר זה משתמשים רק במתגים ובקבלים.

קבלים מעופפים ברמות 5 מהפך

יישומים של קבלים מעופפים מהפך רב-שכבתי

• בקרת מנוע אינדוקציה באמצעות מעגל DTC (בקרת מומנט ישיר)
• סטטי היה דור
• גם יישומי המרה AC-DC וגם DC-AC
• ממירים עם יכולת עיוות הרמונית
• מיישרים זרם סינוסי

מהפך H-Bridge מרובה רמות:

המהפך הרב-ממדי של כלות H הוא להשתמש בקבלים ומתגים ודורש פחות רכיבים בכל רמה. טופולוגיה זו מורכבת מסדרה של תאי המרת הספק וניתן לשנותם בקלות. השילוב של זוג קבלים ומתגים נקרא גשר H ונותן את מתח הכניסה הנפרד DC לכל גשר H. הוא מורכב מתאי גשר H וכל תא יכול לספק את שלושת המתחים השונים כמו מתח אפס, DC חיובי ושלילי DC. אחד היתרונות של סוג זה של מהפך רב-מפלסי הוא שהוא זקוק למספר פחות של רכיבים בהשוואה לממירי קבלים מהודקים ועפים. המחיר והמשקל של המהפך נמוכים מאלו של שני הממירים. החלפה רכה אפשרית בכמה משיטות המיתוג החדשות.

ממירי מפל רב-שכבתי משמשים לחיסול השנאי המגושם הנדרש במקרה של ממירים רב-פאזיים קונבנציונליים, דיודות הידוק הנדרשות במקרה של ממירים מהודקים דיודות וקבלים מעופפים הנדרשים במקרה של ממירי קבלים מעופפים. אך אלה דורשים מספר רב של מתחים מבודדים כדי לספק כל תא.

לדוגמא: מהפך רב גובה 5 גשר, מהפך רב גובה מהודק 9- גשר.

• מהפך זה זהה גם לאותו דיודה המהודק רב מהופך.

מהפך 5-H-Bridge מרובה רמות

יישומים של מהפך H-Bridge מרוכב מדורגים

• כונני מנוע
• פילטרים פעילים
• כונן רכב חשמלי
• ניצול מקור כוח DC
• מפצה גורמי כוח
• מערכות קישור תדרים גב אל גב
• ממשק עם משאבי אנרגיה מתחדשת.

היתרונות של מהפך רב-שכבתי:

לממיר הרב-שכבתי יש כמה יתרונות, כלומר:

1. מתח מצב נפוץ:

הממירים הרב-ממדיים מייצרים מתח במצב משותף, מפחית את מתח המנוע ואינם פוגעים במנוע.

2. זרם קלט:

ממירים מרובי רמות יכולים לצייר זרם קלט עם עיוות נמוך

3. תדר מיתוג:

המהפך הרב-מפלסי יכול לפעול גם בתדרי מיתוג בסיסיים שהם תדר מיתוג גבוה יותר וגם בתדר מיתוג נמוך יותר. יש לציין כי תדר המיתוג הנמוך פירושו אובדן מיתוג נמוך יותר ויעילות גבוהה יותר מושגת.

4. עיוותים הרמוניים מופחתים:

טכניקת חיסול הרמונית סלקטיבית יחד עם הטופולוגיה הרב-מפלסית גורמת לעיוות ההרמוני הכולל להיות נמוך בצורת גל הפלט ללא שימוש במעגל פילטר כלשהו.

קרדיט צילום:

• מהפך רב-מפלסי מהודק דיודה 5-מפלס על ידי xplqa30.ieee
• קבלים מעופפים ברמות 5 רמות מהפך רב-שכבתי מאת מקור-ארס
• מהפך מרובה-רמות 5-H-Bridge מאת power.eecss