众所周知，电源可分为两大类，一类是交流电源，一类是直流电源。正如我们所知，只能产生交流电，并且由于它更经济，我们使用交流电进行传输，因此大多数电机/设备都使用交流电运行。但是发电站提供的标准电压和频率可能不足以驱动某些工业机器。
在这些情况下，我们使用转换器和逆变器将一种形式的电源转换为另一种形式，例如不同的额定电压、额定电流或额定频率。循环转换器就是一种这样的转换器，其将一种频率的交流电转换为频率可调的交流电。在本文中，我们将详细了解循环转换器的类型、工作原理和应用。
什么是循环转换器？
循环转换器 (CCV) 或循环逆变器通过合成来自交流电源段的输出波形，将恒定电压、恒定频率的交流波形转换为另一个频率较低的交流波形，而无需中间直流环节。
循环转换器的一个特殊特性是它在转换过程中不使用直流链路，因此效率很高。转换是通过使用像晶闸管这样的电力电子开关并以逻辑方式切换它们来完成的。通常这些晶闸管将分为两半，正半和负半。每一半将通过在交流形式的每个半周期内转动它们来导通，从而实现双向功率流动。现在将循环转换器想象成一个黑匣子，它以固定电压固定频率交流电源作为输入，并提供可变频率、可变电压作为输出，如下图所示。
为什么我们需要循环转换器？
好的，现在我们知道循环转换器将固定频率的交流电源转换为可变频率的交流电源。但是为什么我们需要这样做呢？拥有变频交流电源有什么好处？
这个问题的答案是速度控制。循环转换器广泛用于驱动大型电机，如轧机、球磨机、水泥窑等。循环转换器的输出频率可以降低到零，这有助于我们以最低速度满载启动非常大的电机，然后通过增加输出频率逐渐增加电机的速度。在循环变流器发明之前，这些大型电机必须完全卸载，然后在启动电机后逐渐加载，这导致了时间和人力的消耗。
循环转换器的类型：
根据输入交流电源的输出频率和相数，循环转换器可分为以下几类
1. 升压循环转换器
2. 降压循环转换器
- 单相到单相循环转换器
- 三相到单相循环转换器
- 三相到三相循环转换器
升压循环转换器：升压CCV，顾名思义，这种CCV提供的输出频率大于输入频率。但它没有被广泛使用，因为它没有太多的粒子应用。大多数应用需要低于 50Hz 的频率，这是印度的默认频率。此外，升压 CCV 将需要强制换向，这会增加电路的复杂性。
降压循环转换器：降压 CCV，正如您可能已经猜到的那样......只是提供小于输入频率的输出频率。这些是最常用的，并且在自然换向的帮助下工作，因此相对容易构建和操作。Step-Down CCV 进一步分为三种类型，如下所示，我们将在本文中详细研究每种类型。
循环转换器的基本原理：
尽管存在三种不同类型的循环转换器，但它们的工作原理非常相似，只是电路中存在的电力电子开关的数量不同。例如，单相到单相 CCV 将只有 6 个电力电子开关 (SCR)，而三相 CCV 可能有多达 32 个开关。
上面显示了循环转换器的最低要求。它将在负载的任一侧都有一个开关电路，一个电路将在交流电源的正半周期工作，另一个电路将在负半周期工作。通常，开关电路将使用 SCR 作为电力电子器件进行演示，但在现代 CCV 中，你会发现 SCR 被 IGBT 甚至有时 MOSFET 所取代。
开关电路还需要一个控制电路，它指示电力电子设备何时导通和何时关闭。这个控制电路通常是一个微控制器，也可能有一个来自输出的反馈，形成一个闭环系统。用户可以通过调整控制电路中的参数来控制输出频率的值。使用上图中的二极管来表示电流的流动方向。正开关电路总是向负载提供电流，负开关电路总是从负载吸收电流。
单相到单相循环转换器：
单相到单相 CCV 很少使用，但要了解 CCV 的操作，首先应该研究它，以便我们了解三相 CCV。单相转单相CCV有两对全波整流电路，每对由四个可控硅组成。一组垂直放置，而另一组则以反平行方向放置，如下图所示。
SCR 的所有栅极端子都将连接到一个控制电路，该控制电路未在上面的电路中显示。该控制电路将负责触发 SCR。为了理解电路的工作原理，我们假设输入交流电源的频率为 50Hz，负载为纯电阻负载，可控硅的触发角 (α) 为 0°。由于触发角为 0°，因此 SCR 在开启时将像一个正向的二极管，而在关闭时将像一个反向的二极管。让我们分析下面的波形，以了解如何使用 CCV 降低频率
电源电压频率的波形用Vs表示，输出电压频率的波形用Vo表示。在这里，我们试图将电源电压频率转换为其值的1/4。因此，在电源电压的前两个周期中，我们将使用正桥式整流器，在接下来的两个周期中，我们将使用负桥式整流器。因此，我们在正区域有四个正脉冲，然后在负区域有四个，如输出频率波形 Vo 所示。该电路的电流波形将与电压波形相同，因为假设负载是纯电阻性的。虽然波形的幅度会根据负载的电阻值而变化。
输出频率用 Vo 波形上的虚线表示，因为它仅在输入波形的每两个周期改变极性，输出频率为输入频率的 1/4 ，在我们的例子中，输入频率为 50Hz输出频率将在 12.5Hz 左右为 (1/4 * 50)。这个输出频率可以通过改变控制电路中的触发机制来控制。
三相到单相循环转换器：
三相到单相 CCV 也类似于单相到单相 CCV，但这里的输入电压是三相电源，输出电压是可变频率的单相电源。该电路看起来也非常相似，除了我们需要在每组整流器中使用 6 个 SCR，因为我们必须对 3 相交流电压进行整流。
SCR 的栅极端子将再次连接到控制电路以触发它们，并且再次做出相同的假设以轻松理解工作。还有两种三相到单相CCV，第一种类型将具有用于正桥和负桥的半波整流器，第二种类型将具有全波整流器，如上图所示。第一种由于效率低，所以不经常使用。同样在全波型中，两个桥式整流器都可以产生两个极性的电压，但是正转换器只能在正方向上提供电流（源），而负转换器只能在负方向上消耗电流。这允许 CCV 在四个象限中运行。这四个象限是整流模式下的(+V,+i)和(-V,-i)和(+V,-i)和(-V,
三相到三相循环转换器：
三相到三相CCV是最常用的，因为它们可以直接驱动电机等三相负载。三相 CCV 的负载通常是三相星形连接负载，例如电机的定子绕组。该转换器以固定频率的三相交流电压作为输入，并提供可变频率的三相交流电压。
三相CCV有两种类型，一种具有半波转换器，另一种具有全波转换器。半波转换器模型也称为 18 晶闸管循环转换器或 3 脉冲循环转换器。全波转换器称为 6 脉冲循环转换器或 36 晶闸管循环转换器。下图显示了一个 3 脉冲循环转换器
这里我们有六组整流器，其中每相分配两组。该 CCV 的工作原理与单相 CCV 类似，不同之处在于整流器只能整流一半的波，并且所有三相的情况都相同
循环转换器的应用
交变变频器有大量的工业应用，以下是几个
- 磨床
- 重型洗衣机
- 矿井绕线机
- 高压直流输电线
- 飞机电源
- SVG（静态 VAR 发生器）
- 船舶推进系统
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