2.3.4 Трехуровневый трехфазный инвертор

Рис. 2.3.9.

Каждое плечо схемы состоит из двух последовательно включенных полностью управляемых вентилей, шунтированных обратными диодами, рисунок 2.3.10. Дополнительные диоды соединяют нулевую точку источника питания со средними точками плеч инвертора. В качестве полностью управляемых вентилей в мощных инверторах используют GTO или IGCT тиристоры.

Первому уровню модуля обобщенного вектора напряжения соответствует схема замещения инвертора, как у одноуровневого инвертора рисунок 2.3.9, с тем отличием, что каждая фазы нагрузки подключаются чрез два последовательно открытых тиристора. Ступени напряжения на фазах нагрузки в этом состоянии могут быть равны и . Шести подобным схемам замещения соответствуют шесть векторов обобщенного вектора напряжения наибольшего уровня.

Рис. 2.3.10.

Второму уровню модуля обобщенного вектора напряжения соответствует схема рисунок 2.3.11. Две фазы нагрузки подключаются к двум различным полюсам источника, а третья через один из внутренних тиристоров подключается к средней точке. Ступени напряжения на двух фазах нагрузки равны , а на третьей фазе нулю. Модуль обобщенного вектора напряжения равен , а его фаза равна 30. Возможно шесть таких векторов со сдвигом 60.

Рис. 2.3.11.

Третьему уровню обобщенного вектора напряжения соответствует схема замещения рисунок 2.3.12. Две фазы нагрузки подключены к одному полюсу источника, третья через внутренний тиристор к нулевой точке источника. Ступени напряжения на фазах нагрузки равны и . Модуль обобщенного вектора напряжения равен , а начальная фаза нулю. Также возможно шесть таких векторов со сдвигом 60.

Рис. 2.3.12

Таким образом, трехуровневый инвертор, имея в три раза больше возможных состояний обобщенного вектора напряжения, позволяет формировать более качественную кривую выходного напряжения за счет широтно-импульсной и амплитудной модуляции выходного напряжения. С применением такой схемы на сегодняшний момент достигнуты мощности порядка 500…1000 кВт. Для дальнейшего наращивания мощности применяют пяти, семи, и т.д. уровневые инверторы.

2.4 Преобразователи частоты

Преобразователь частоты ‑ устройство преобразования переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты. Различают:

1. преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока;

2. преобразователи частоты с непосредственной связью;

3. преобразователи частоты с промежуточным звеном переменного тока.

2.4.1 Преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока

Рис. 2.4.1.

Блок схема преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока показана на рисунке 2.4.1. Переменное напряжение питающей сети выпрямляется управляемым или неуправляемым выпрямителем (В), фильтруется LC-фильтром (Ф) и подается на автономный инвертор (АИ). Инвертор выполняет функцию регулирования частоты, управляемый выпрямитель функцию регулирования напряжения, если применяется неуправляемый выпрямитель, то обе функции выполняет автономный инвертор. В качестве АИ может использоваться любой из рассмотренных выше инверторов. Для управления скоростью двигателя переменного тока в последнее время широкое распространение получили преобразователи частоты, состоящие из неуправляемого трехфазного выпрямителя и трехфазного АИН с ШИМ. Такие преобразователи позволяют в широком диапазоне регулировать частоту выходного напряжения как вверх так и вниз. Имеют прекрасные технические, массо-габаритные и экономические показатели. Недостатком данного типа преобразователей частоты является двойное преобразование энергии, что приводит к уменьшению КПД преобразователя.