كنترل دور موتورهاي القايي سه فاز

كنترل دور موتورهاي القايي سه فاز
ارسال شده در يكشنبه 24 شهريور ماه 1387 توسط whiteapple

امروزه در صنعت، ماشينهاي متفاوت و با سرعت هاي مختلف مورد استفاده قرار مي گيرد كه موارد قابل ذكر عبارتند از : ماشين برش فلزات ، چرثقيل الكتريكي ، ماشينهاي مربوط به حمل ونقل وانواع مختلف وسايل چاپ ، معدن ذغال سنگ و صنايع ديگر .براي مثال چرخاننده الكتريكي در ماشين برش فلزات ، سرعت سيستم مي بايد مطابق با نوع كار ، فلز و كيفيت نوع برش واندازه قطعه مورد نظر ، قابل تنظيم باشد . در كليه ماشين آلات ذكر شده ، چرخاننده بايد مجهز به كنترل سرعت باشد تا بتواند كميت توليد زياد ، شرايط كار مطلوب و كيفيت محصول خوب باشد . توسط كنترل سرعت مي توان سرعت چرخاننده را به ميزان مورد نياز جهت انجام مراحل كار تغيير داد . مفهوم كنترل سرعت يا تنظيم نبا يد شامل تغيير طبيعي در هنگام اخذ بار شود . تغيير سرعت مورد نياز در روي موتور چرخاننده و يا عنصر مرتبط به موتور چرخاننده انجام مي گيرد ، كه ممكن است اين عمل با دست توسط اپراتور و يا به طور اتوماتيك توسط وسايل كنترل انجام گيرد . امروزه تنظيم سرعت توسط مدار الكتريكي توسعه يافته و از نظر اقتصادي و نتايج حاصله بر كنترل مكانيكي ارجحيت دارد .موتورهاي آسنكرون سه فاز به خاطر امتيازات چشمگيرشان در صنايع كاربرد متنوعي دارند . از آن جمله در سيستمهاي محركه اي كه نياز به تغيير وتنظيم دور دارند بيشتر وبيشتر بكار گرفته مي شوند .


كنترل سرعت موتورآسنكرون با اعمال مقاومت در مدار رتور (تغييرات لغزش)





سرعت موتور اندوكسيوني را مي توان با قرار دادن مقاومت در مدار رتور كنترل نمود نرمي كنترل سرعت بستگي به تعداد مراحل مقاومت مورد استفاده دارد كنترل در جهت كاهشي از مقدار مبنا مي باشد .


به عنوان مقاومت متغيير مي توان از رئوستاي معمولي پتانسيومتر يا مقسم ولتاژ استفاده نمود اما امروزه ترجيحاً از مقاومت هاي الكترونيكي استفاده مي شود . با گذاشتن يك مقاومت اضافي در مدار رتور ماشين ، شكل منحني گشتاور- سرعت آن را تغيير داد . منحني هاي مشخصه گشتاور – سرعت حاصل شكل زير نشان داده شده است.


اگر منحني گشتاور- سرعت بار به صورت نشان داده شده باشد تغيير مقاومت رتور باعث تغيير سرعت كار موتور مي شود . ولي گذاشتن مقاومت اضافي در مدار رتور يك موتور القايي بازده ماشين را به شدت كم مي كند . به خاطر مساله كاهش بازده اين روش كنترل سرعت تنها براي فواصل زماني كوتاه به كار مي رود . جهت استفاده كامل از موتور ، تغيير سرعت مي بايددر كوپل ثابت انجام گيرد رنج كنترل ثابت ثابت نبوده و بستگي به مقدار بار دارد . با كاهش سرعت به طور قابل ملاحظه اي مشخصه ،سختي خود را از دست مي دهد حد كنترل سرعت 2:1 تا 3:1 مي باشد . مي بايد متذكر شد كه كنترل سرعت در اين روش مستلزم افت انرژي است افت ها در مدار رتور مستقيماً متناسب با لغزش است يعني : P1s=2.


كنترل سرعت موتور القايي با تغيير قطب :





اين روش برا ي موتورهاي رتور قفسي مناسب است ، زيرا در ماشين هاي رتور سيم پيچي كه براي تعداد قطب معيني سيم پيچي شده اند ، مشكلات اضافي پديد خواهد آورد.


سرعت سنكرون (سرعت زاويه اي ) يك موتور اندوكسيوني تابعي از فركانس منبع f و تعداد جفت قطب ها p سيم پيچي استاتور مي باشد .


wO=


يا بر حسب r.p.m خواهد بود :


no=





مشاهده مي گردد كه سرعت ممكن است با تغيير جفت قطب هاي سيم پيچي استاتور تغيير كند . در تغيير قطب هاي موتور سيم پيچي هر فاز متناوباً به دو قسمت مساوي تقسيم مي گردد و با كليدي مي توان سيم پيچ ها را سري يا موازي كرد كه تعداد جفت قطب ها نصف شده و در نتيجه سرعت 2 برابر سرعت سنكرون مي شود . اما در اين حالت نمي توان تغييرات پيوسته در سرعت ايجاد كرد .


با به كار گيري تنها يك سيم پيچ مي توان تعداد زوج قطب مختلف را تحقق بخشيد . اين روش اقتصادي تر بوده ، اما قسمتي از سيم پيچ زير فشار حرارتي بيشتري قرار مي گيرد ( زيرا دائم زير ولتاژ خواهد بود ) .


اتصال دالاندر :


اتصال دالاندر يا سيم پيچ توزيع شده در استاتور ، حالت خاصي از كنترل دور موتور القايي با تغيير تعداد قطب هاي سيم بندي است كه در آن سيم پيچي هر فاز استاتور به دو نيم سيم پيچ تقسيم مي شود . در اثر تغيير اتصال نيم سيم پيچ هاي هر فاز از اتصال سري به موازي تعداد قطب ها نصف و سرعت دو برابر مي شود . به اين ترتيب فقط به كمك يك سيم پيچي مي توان دو سرعت مختلف را بدست آورد و در هر دو حالت تمام سيم پيچ ها وتمام شيارها فعال بوده و نسبت به موتور با سيم پيچ هاي مجزا از ظرفيت بيشتري برخوردار است . دو حالت اتصال موتور القايي نشان داده شده در شكل مثلث – ستاره دوبل ناميده مي شوند .











در اتصال سري دو نيم سيم پيچ ، اتصال موتور به صورت مثلث و در اتصال موازي دو نيم سيم پيچ ها ، اتصال موتور به صورت ستاره است كه باعث مي شود با دو برابر شدن سرعت ، قدرت موتور نيز تقريباً 1/5 برابر شود و گشتاور تقريباً ثابت باقي بماند . بنابراين از اتصال دالاندر براي محركهاي با گشتاور ثابت استفاده مي كنند .


تغيير سرعت از طريق تغيير قطبها به سه صورت زير انجام مي گيرد :


1- تغيير سرعت تحت گشتاور ثابت


براي سرعت پايين اتصال مثلث بوده و براي سرعت بالا اتصال بصورت ستاره دوبل است . قدرت تحت سرعت بالا نسبت به قدرت تحت سرعت پايين افزايش يافته است ، افزايش سرعت با افزايش قدرت همراه بوده پس گشتاور ثابت است.











2- تغيير سرعت تحت قدرت ثابت


در هر دو اتصال سرعت زياد وسرعت كم توان خروجي موتور تقريباً ثابت است.








3- تغيير سرعت تحت گشتاور و قدرت متغيير


گشتاور موتور مانند بارهاي پنكه اي با تغيير سرعت تغيير مي كند .








كنترل سرعت با تغيير قطب بر حسب فركانس منبع و تعداد جفت قطب ها سرعت ثابتي مي دهد . براي مثال براي موتور هاي 4 سرعته و با فركانس 50 هرتز سرعت هاي زير وجود دارد .


(1500/100/750/500 ) (3000/1500/750/500 )





( 3000/1500/1000/500 ) ( 1000/750/500/375 )





از سرعت هائي كه در بالا ذكر شد ديده مي شود رنج كنترل سرعت از 6:1 تا 8:1 است و افزايش اين رنج نيز غير عملي است . براي سرعت 375 r.p.m لازم است موتوري با اندازه خيلي بزرگ طراحي شود .


كنترل سرعت با تغيير فركانس خط


اگر فركانس الكتريكي ولتاژ اعمال شده به استاتور يك موتور القايي تغيير كند ، آهنگ چرخش ميدانهاي مغناطيسي آن nsync نيز متناسب با فركانس مي كند ، و نقطه بي باري منحني مشخصه گشتاور – سرعت نيز به همراه آن تغيير مي كند . سرعت سنكرون موتور در شرايط نامي را سرعت پايه مي نامند . با استفاده از فركانس متغيير مي توان سرعت موتور را در بالاتر يا پايين تر از سرعت پايه كنترل كرد . با اين كنترل مي توان سرعت موتور را در گستره اي از حدود 5 درصد سرعت پايه تا دو برابر سرعت پايه كنترل كرد. ولي اين نكته مهم است كه محدوديت هاي ولتاژ و گشتاور خاصي با فركانس در نظر گرفته شود ، تا عملكردي مطمئن به دست آيد . وقتي موتور با سرعتي پايين تر از سرعت پايه كار مي كند ، بايد ولتاژ پايانه اي اعمال شده به استاتور براي داشتن عملكرد مناسب كاهش يابد ولتاژ پايا نه اي اعمال شده به استاتور بايد با كاهش فركانس استاتور به طور خطي كم شود . اين فرايند را تنزل مي نامند اگر اين كار انجام نشود فولاد هسته موتور القايي اشباع شده ، جريانهاي مغناطيس شديدي در ماشين جريان مي يابد .


براي اينكه اين جريانهاي مغناطيس شديد به وجود نيايد، در مواردي كه فركانس از فركانس نامي موتور كمتر مي شود معمولاً ولتاژ استاتور را متناسب با فركانس كم مي كنند. هر گاه ولتاژ اعمال شده به يك موتور القايي در فركانسهاي زير سرعت پايه به طور خطي تغيير يابد ، شار موتور تقريبا ثابت مي ماند . بناباين گشتاور ماكزيممي كه موتور مي تواند تأمين كند نسبتاً بالا مي ماند . ولي ماكزيمم توان مجاز موتور بايد با كاهش فركانس به طور خطي كم شود تا از گرم شدن مدار استاتور جلوگيري شود . توان داده شده به موتور القايي سه فاز عبارت است از :











اگر ولتاژ VL كم شود ، توان ماكزيمم نيز بايد كم شود ، و گر نه جريان زيادي از موتور مي گذرد كه ميتواند باعث افزايش شديد گرماي موتور شود .


منحني مشخصه گشتاور –سرعت براي تمام فركانسها


كنترل سرعت با تغيير ولتاژ خط


گشتاوري كه يك موتور القايي توليد مي كند با مربع ولتاژ اعمال شده به آن متناسب است. اگر مشخصات گشتاور- سرعت مطابق شكل زير باشد ، با تغيير ولتاژ خط مي توان سرعت موتور را در گستره محدودي كنترل كرد . اين روش كنترل سرعت گاهي اوقات در موتورهاي كوچك كرداننده پنكه ها به كار مي رود . اين تغيير ولتاژ پايانه استاتور مي تواند توسط اتو ترانسفورماتور با خروجي متغيير انجام گيرد . يكي ديگر از روشهاي تغيير ولتاژ استفاده از كنترل كننده هاي حالت جامد يا الكترونيكي است . اتو ترانسفورماتور به ماشين ولتاژ سينوسي اعمال مي كند ، اما كنترل كننده هاي حالت جامد ولتاژ غير سينوسي براي موتور فراهم مي نمايند .


كنترل سرعت توسط تغيير فركانس لغزش


در اين روش سرعت يك موتور القايي با تزريق كردن ولتاژي به مدار رتور تحت كنترل در مي آيد البته لازم است فركانس ولتاژ اعمال شده با فركانس لغزش يكسان باشد . وقتي ولتاژي اعمال مي كنيم كه در فاز مخالف نسبت به نيروي محركه الكتريكي رتور القا شده قرار دارد ، مقاومت رتور را افزايش مي دهد ، در صورتي كه وقتي ولتاژي اعمال مي كنيم كه هم فاز با نيروي محركه الكتريكي رتور القا شده مي باشد مقاومت آنرا كاهش مي دهد ( بطور متعادل ) لذا به وسيله تغيير دادن مقاومت رتور ، مي توان سرعت را كنترل كرد . چنين روشي از نوع كنترل سرعت را سيستم كرامر (Kramer) مي نامند . كه در مورد موتورهاي بزرگ 5000 قوه اسبي يا بالاتر ار آن بكار مي رود.





مبدل فركانسي وارد – لئونارد (ward – Leonard )


شكل زير نشان دهنده مبدل فركانس وارد – لئونارد است مبدل فركانسي واقعي در قسمت سمت راست شكل ملاحظه مي شود ( رتور سيم پيچي ) . دو ماشين آسنكرون رتور قفسي ساير اجزاء تشكيل دهنده اين مدارند . بدين وسيله موازنه مطلوبي براي انرژي ماشين ها و شبكه موجود خواهد بود. امتياز اين مدار تغيير دوري پيوسته در محدوده وسيعي است .











ماشيني كه خود مبدل فركانسي است ( موتور شراگ - ريشتر (Schrage - richter)يا شربيوس (scherbius ) )





اين موتور در سال1912 توسط شراگ و ريشتر توسعه يافته و نام آنان را به خود گرفته است .اين موتور با تغذيه رتوري و نوع شنت است كه جاروبك متغيير كموتاتور سه فاز القايي است كه براي كنترل سرعت و هم بهبود ضريب قدرت قابليت تنظيم دارد .


در حقيقت اين موتور القايي حلقه هاي لغزان قابل تنظيم دارد . در اين موتور سه سيم پيچي وجود دارد دو تا از سيم پيچها در روتور و سومي در استاتور قرار گرفته اند مانند شكل زير





وضعيت سه سيم پيچي به شرح زير است :


1- سيم پيچ تحريك : اين سيم پيچ در قسمت پايين شيارهاي رتور قرار گرفته است و از طريق حلقه هاي لغزان و جاروبك ها با فركانس شبكه تغذيه مي شود اين سيم پيچ ها شار كاري در ماشين توليد مي كند .


2- سيم پيچي هدايت : اين سيم پيچ غالباً بنام سيم پيچ جبرانگر يا سيم پيچ سوم خوانده مي شود اين سيم پيچ نيز در بالاي روتور جا داده مي شود و مشابه سيم بندي آرميچرهاي ماشين هاي dc به كموتاتور متصل مي شود .


3- سيم پيچي استاتور : اين سيم پيچي در شيارهاي استاتور قرار مي گيرد ولي انتهاي سيم پيچي هر فاز به يك جفت زغال وصل مي شود كه بر روي كموتاتور قرار داده مي شوند اين ذغالها بر روي دو قطعه مجزاي نگهدارنده جاروبك قرار گرفته اند كه براي چرخش در دو جهت مخالف هم طراحي شده اند .





مدار كاسكاد :


شكل زير مدار كاسكاد يك موتور آسنكرون روتور سيم پيچي و يك موتور جريان دائم تحريك مستقل را نشان مي دهد . موتور جريان داتم توسط مبدل استاتيكي ( يكسو ساز ) از طريق شبكه تحريك مي گردد . اما تغذيه مدار آرميچر از طريق رتور موتور آسنكرون رتور سيم پيچي عملي مي شود . براي اين منظور جريان متناوب توسط يكسو سازي به جريان مستقيم تبديل گرديده و توسط مقاومتي به مدار آرميچر منتهي مي شود . در اينجا مقاومت جهت كوپلاژ دو ماشين بوده و ضمن كار اتصال كوتاه مي گردد . بدين ترتيب از رتور موتور آسنكرون رتور سيم پيچي شده استفاده مي شود . ماشين جريان داتو در مقايسه با ماشين آسنكرون كوچك مي باشد ، زيرا UA=UR است . دو ماشين مضافاً كوپلاژ مكانيكي هستند .خوبي مدار كاسكاد در آنست كه از قابليت تنظيم دور نسبتاً آسان ماشين جريان دائم جهت تنظيم دور ماشين آسنكرون استفاده مي شود . علاوه بر آن توان الكتريكي رتور موتور آسنكرون به شكل انرژي مكانيكي روي محور مشترك بر گردانده مي شود .














محرك هاي تنظيم پذير سرعت (Adjustable Speed Drive)





در اين بخش كاربر نيمه هادي هاي قدرت در سيستمهاي كنترل سرعت از نوع ايستا يا استاتيكي هستند . بايد دانست كه تركيب سيستمهاي الكترونيك قدرت (مانند كنترل كننده هاي ولتاژ ) و متوتورهاي الكتريكي همراه با مكانيسم كنترل آنها را محركهاي تنظيم پذير سرعت مي نامند كه ما به اختصار آنرا ASD مي ناميم . در حقيقت اين محرك ها قابل تنظيم بوده و براي كنترل سرعت يا كنترل دور موتورهاي الكتريكي مورد استفاده قرار مي گيرند .


محركهاي تنظيم پذير سرعت (ASD) براي كنترل سرعت موتورهاي القائي از نقطه نظر كاربرد به سه دسته تقسيم مي شوند:


1- ASD از نوع ولتاژ متغيير و فركانس ثابت


در اينگونه سيستمها دامنه ولتاژ اعمالي به استاتور كنترل مي شود . براي اين مقصود از كنترل كننده ولتاژ در سر راه موتور استفاده شده است . اين نوع محرك ها در سطوح قدرت متوسط و پايين مورد استفاده قرار مي گيرند . براي مثال مي توان از بادبزن هاي نسبتاً بزرگ يا پمپ ها نام برد . در اين روش ولتاژ استاتور را مي توان بين صفر و ولتاژ اسمي در محدوده زاويه آتش بين صفر تا 120 درجه تنظيم و كنترل نمود . اين سيستم بسيار ساده بوده و براي موتورهاي القائي قفس سنجابي كلاس D با لغزش نسبتاً بالا( 10 تا 15 درصد ) مقرون به صرفه است . عملكرد اين محركها زياد جالب توجه نيست .





2- ASD از نوع ولتاژ و فركانس متغيير


اگر منبع تغذيه استاتور از نوع فركانس متغيير انتخاب شود ، عملكرد محرك هاي تنظيم پذير سرعت (ASD) بهبود مي يابد . بايد دانست كه شار در فاصله هوايي متورهاي القائي با ولتاژ اعمالي به استاتور متناسب بوده وبا فركانس منبع تغذيه نسبت عكس دارد . بنابراين اگر فركانس را كم كنيم تا كنترل سرعت در زير سرعت سنكرون امكان پذير گردد و ولتاژ را معادل ولتاژ اسمي ثابت نگه داريم ، در اين صورت شار فاصله هوايي زياد مي شود . براي جلوگيري از بوقوع پيوستن اشباع بخاطر افزايش شار ، ASD از نوع فركانس متغيير بايد از نوع ولتاژ متغيير نيز باشد تا بتوان شار فاصله هوايي را در حد قابل قبولي نگه داشت ، معمولا به اين سيستم كنترل ، سيستم كنترل V/F ثابت نيز گفته مي شود . يعني اگر فركانس را كم كرديم بايد ولتاژ را طوري كم كنيم كه شار در فاصله هوايي در حد اسمي خود باقي بماند . از اين سيستم براي كنترل سرعت موتورهاي قفس سنجابي كلاسهاي A، B ،C، D استفاده مي شود .





3-ASD كه بر اساس بازيافت توان لغزشي كار مي كند


در اين سيستمها با استفاده از مدارهاي نيمه هادي قدرت كه به پايانه رتور وصل مي شوند ، بازيافت توان( يا توان برگشتي) در فركانس لغزشي به خط تغذيه موتور منتقل مي گردد . بايد دانست فركانس لغزشي از حاصلضرب فركانس منبع و لغزش موتور بدست مي آيد. بطور كلي در اين طرح بر روي مدار رتور كنترل خواهيم داشت . در اينجا متذكر مي شويم كه ASD از نوع فركانس متغيير بر دو نوع است :


الف : طرح هاي حاوي ارتباط DC (جريان مستقيم)


ب : سيكلو كنورتورها


در طرح هاي حاوي ارتباط DC منبع تغذيه AC توسط يكسوساز ، يكسو شده و سپس توسط اينورتر مجدداً به منبع AC دست مي يابيم . اينورتر ها بر دو نوع اند :


1= اينورترهاي تغذيه ولتاژ (اينورترهاي ولتاژ )


2= اينورترهاي تغذيه جريان ( اينورترهاي جريان )


در اينورترهاي ولتاژ ، متغيير تحت كنترل همان ولتاژ و فركانس اعمالي به استاتور است . در اينورترهاي جريان بر دامنه جريان وفركانس استاتور كنترل داريم . اينورترهاي ولتاژ بر دو نوع اند :


1=اينورترهاي با موج مربعي


2= اينورترهاي با مدولاسيون عرض يا پهناي پالس (PWM) .











كنترل دور موتور القائي سه فاز توسط اينورتر منبع جريان


1- تركيب اساسي مبدلها


سرعت يك موتور القائي توسط سرعت سنكرون ولغزش رتور تعيين مي گردد . سرعت سنكرون بستگي به فركانس تغذيه دارد و لغزش را مي توان با تنظيم ولتاژ و جريان اعمالي به موتور تغيير داد . به طور كلي روشهاي كنترل دور موتورهاي القائي را مي توان بصورت زير تقسيم بندي نمود :


1- ولتاژ متغيير ، فركانس ثابت 2- ولتاژ وفركانس متغيير


3- جريان و فركانس متغيير 4- تنظيم قدرت لغزشي


به منظور ايجاد ولتاژ و فركانس متغيير مطابق شكل (1-a) از مبدلهاي ولتاژ استفاده مي گردد كه توسط يك منبع ولتاژ dc توليد شكل موج مستطيلي ولتاژ در سمت ac مي نمايند كه دامنه آن مستقل از بار بوده و به همين دليل اينورتر هاي منبع ولتاژ نام دارند . براي ايجاد جريان وفركانس متغيير مطابق شكل (1-b) از مبدلهاي جريان استفاده مي گردد كه توسط يك منبع جريان dc توليد شكل موج مستطيلي جريان در سمت ac مي نمايند ، كه دامنه آن مستقل از بار بوده و بنابراين اينورترهاي منبع جريان نام دارند . منبع جريان كنترل شده در ورودي اينورتر توسط يكسو ساز تريستوري ايجاد مي گردد كه با كنترل جريان توسط حلقه فيدبك جريان وسلف بزرگ صافي در خروجي آن ويژگيهاي يك منبع جريان را پيدا مي كند . مبدل موجود در سمت موتور جريان مستقيم را تبديل به جريان سه فاز با فركانس قابل تنظيم مي نمايد . سلف بزرگ موجود در حلقه dc سبب صاف نمودن جريان مي گردد . سيستم رانش اينورتر منبع جريان مناسب براي عملكرد در حالت تك موتوره مي باشد و داراي قابليت بازگشت انرژي به شبكه ac ميباشد . جريان اينورتر توسط حلقه فيدبك جريان كنترل شده و اضافه جريانهاي گذرا توسط تنظيم كننده جريان و سلف صافي حذف مي گردند و بدين وسيله مجموعه داراي قابليت استحكام و اطمينان مناسب براي كاربردهاي صنعتي مي گردد سلف بزرگ سري صافي نرخ افزايش جريان خطا را در هنگام كموتاسيون نا موفق در اينورتر و يا اتصال كوتاه در ترمينالهاي خروجي محدود مي نمايد با حذف سيگنالهاي فرمان گيت تريستورهاي يكسو ساز مي توان بدون از بين رفتن فيوزها و آسيب رسيدن به اينورتر ، تنها با از دست دادن لحظه اي گشتاور خطا را از بين برد .





2- مدار قدرت اينورتر منبع جريان


به منظور ايجاد منبع جريان متغيير dc سيگنال بيانگر جريان تنظيم شده با جريان واقعي مقايسه شده ، خطاي حاصل تقويت و برا ي كنترل زاويه آتش تريستورهاي يكسو ساز استفاده مي گردد تا جريان مورد نياز در خروجي ايجاد گردد . شكل (2-a) اينورتر پل سه فاز ASCI را نشان مي دهد كه يك موتور القائي با اتصال ستاره را تغذيه مي نمايد . تريستورهاي TH1 الي TH6 به ترتيب روشن شدن شماره گذاري شده اند و هر يك به اندازه يك سوم پريود خروجي هدايت ميكنند . روشن نمودن يك تريستور سبب قطع تريستور هادي فاز مجاور مي گردد . دو بانك خازي كه بصورت مثلث ، متصل مي باشند انرژي مورد نياز براي كموتاسيون ذخيره كرده و ديودهاي D1 الي D6 خازنها را از بار ايزوله مي نمايند . ترتيب هدايت تريستورهاي اينورتر به گونه اي است كه جريانهاي DC تنظيم شده از دو تريستور يكي متصل به خط مثبت وديگري متصل به خط منفي تغذيه عبور مي نمايد . در هر نيم سيكل به مدت 60o هر دو تريستور واقع بر يك بازو قطع بوده بنابراين جريان خط برابر صفر مي باشد . مزيت عمده اينورتر منبع جريان سادگي مدار لازم براي كموتاسيون تريستورها مي باشد . مدار كموتاسيون تنها شامل خازنها و ديودها بوده و به دليل حذف سلفهاي كموتاسيون ، فركانس عملكرد افزايش يافته نويز صوتي كاهش مي يابد . خازن كموتاسيون به گونه اي طراحي مي شود كه ولتاژ معكوس اعمالي بر تريستور ها محدود گردد تا باعث ايجاد زمان خاموشي لازم گردد. به همين دليل زمان خاموشي در دسترس به اندازه كافي زياد مي باشد تا بتوان از تريستور هاي غير سريع يكسوسازي استفاده نمود، كه اين امر اينورتر منبع جريان را در قدرت هاي متوسط به بالا بسيار اقتصادي مي سازد . سيكل كموتاسيون را مي توان به چهار پريود زماني تقسيم نمود:


شكل (2-a) شرايط اينورتر را قبل از آتش شدن TH1در فاصله زماني 1 نشان مي دهد .فرض براين است كه TH1 و TH2 هادي بوده و مطابق شكل جريان خروجي يكسوساز كنترل شده از طريق TH1،D1، فاز A موتور ، فازC موتور ، D2 ، TH2 ، جاري مي گردد . خازن هاي C1 ،C3 ،C5 به ترتيب به اندازه V0، 0 ، -V0شارژ شده اند در فاصله زماني2 با آتش شدن TH3 ، TH1 توسط C1 در باياس معكوس قرار گرفته و خاموش مي گردد .جريان مطابق شكل (2-b) در مسير TH3، بانك خازني متشكل از C1 موازي با تركيب سري C3 ،C5 و D1 جاري ميگردد و به صورت خطي بانك خازني راشارژ مي نمايد . TH1 تا زماني كه ولتاژ خازن C1تغيير پلاريته دهد در باياس معكوس قرار دارد. ديود D3نيز در باياس معكوس بوده و جريانهاي فاز موتور داراي مقادير مشابه حالت قبل مي باشد . در فاصله زماني 3 با هدايت ديود D3 مسير جريان مطابق شكل(2-c) مي باشد. جريان مدار LC منتجه ، جريان فاز A را به صفر كشانده و جريان فاز B را از صفر به Id افزايش مي دهد ، سپس D1 قطع شده و سيكل كموتاسيون تكميل مي گردد . در فاصله زماني 4 جريان منبع از طريق تريستور هاي TH2 و TH3 مطابق شكل (2-d) فازهاي B و C متور را تغذيه مي نمايد . اين شرايط تا لحظه فرمان TH4 به منظور انجام كموتاسيون بعدي حفظ مي گردد . به دليل اينكه D3 تنها ديد هادي در نيمه بالا مي باشد خازن هاي بالايي تاكموتاسيون بعدي ولتاژ خود را ثابت نگه مي دارند . شكل (3) شكل موج ولتاژ خازن كموتاسيون C1 را همزمان با ولتاژ دو سر تريستور نمايش مي دهد.





3- عملكرد موتو القائي تغذيه شده توسط منبع جريان


هنگامي كه اينورتر منبع جريان يك بار الكتريكي را تغذيه مي نمايد ، شكل موج ولتاژ توسط پاسخ بار به جريان اعمالي تعيين مي گردد . رابطه ولتاژ- جريان يك سلف به صورت V=L di / dt بوده كه در آن di/dt نرخ تغييرات جريان مي باشد . بنابراين شكل موجهاي ايده ال جريان در عمل انكار پذير نيستند زيرا تغيير پله اي لحظه اي جريان سبب ايجاد پرش ولتاژ با دامنه نا محدود خواهد گرديد . در مدارات عملي نرخ تغييرات جريان براي محدود نمودن حداكثر ولتاژ در حد تحمل تريستورها محدود مي گردد . مدت زمان كموتاسيون كه در طول آن جريان بار از يك فاز به فاز ديگر منتقل مي گردد بايستي به حد كافي طولاني باشد تا نرخ تغييرات جريان در حد قابل قبولي كاهش يابد اين محدوديت در مورد اينورترهاي منبع ولتاژ مطرح نمي گردد چرا كه در اين مورد ديودهاي فيدبك مسيري را براي جريان بار القائي ايجاد مي نمايند كه باعث شارژ خازن حلقه dc گشته ، از قطع ناگهاني جريان بار جلوگيري كرده و ولتاژ خروجي اينورتر را محدود مي نمايند . اما در مورد اينورتر منبع جريان به دليل عدم وجود ديودهاي فيدبك ، مسيري براي جريان معكوس وجود نداشته و مدت زمان كموتاسيون را مي توان به قيمت افزايش ضربه هاي ولتاژ اعمالي بر ادوات نيمه هادي قدرت اينورتر كاهش داد .

شكل (4) شكل موج جريان خط و شكل (5) شكل موج ولتاژ خط را براي مدار طراحي شده نشان مي دهد . در مورد موتورهاي القائي ، شكل موج ولتاژ توسط امپدانس معادل بازاء مؤلفه هاي اصلي و هارمونيهاي جريان خروجي اينورتر تعيين ميگردد مطابق شكل (6) ،جريان مستطيل شكل خط از امپدانس استاتور عبور كرده و بين شاخه مغناطيس كننده وشاخه رتور مدار معادل تقسيم مي گردد . امپدانس بالاي شاخه مغناطيس كننده از عبور مؤلفه هاي هارمونيكي جريان خط جلوگيري كرده در نتيجه جريان مغناطيس كننده داراي شكل موج سينوسي با فركانس اصلي خواهد بود . با صرفنظر از اعوجاج كم توليد شده توسط امپدانس Zs ولتاژ ترمينال موتور به صورت سينوسي بههمراه پرشهاي ولتاژي مي باشد كه در ابتدا و انتهاي شكل موج جريان بر روي آن سوار مي گردند . تريستورها و ديودهاي اينورتر بايستي در برابر اين پرش هاي ناگهاني ولتاژ حفاظت شوند . دامنه جريان توسط يكسوساز كنترل شده تعيين و ولتاژ متوسط ورودي اينورتر با ميزان توان مورد نياز موتور تغيير مي كند بگونه اي كه با صرفنظر از تلفات ،توان ورودي اينورتر با توان خروجي آن برابر است . در حالت بي باري موتور حلقه dc تقريباً صفر بوده در حال كه در بار كامل ولتاژ حلقه dc داراي حداكثر مقدار خواهد بود ، بر خلاف اينورتر منبع ولتاژ ورودي ثابت بوده و جريان حلقه