5 Выбор полупроводникового преобразователя частоты

Выбор силового преобразователя осуществляется с учетом сочетания технологических требований, условий эксплуатации, характеристик привода и функций, реализуемых конкретным преобразователем частоты.

Известно, что в зависимости от мощности и технических требований в частотно-регулируемом электроприводе используется один из трех типов статических преобразователей частоты:

- непосредственный преобразователь частоты;

- двухзвенный преобразователь частоты с автономным инвертором напряжения;

- двухзвенный преобразователь частоты с автономным инвертором тока.

Выбор основных параметров преобразователя частоты осуществляется по мощности и номинальному току двигателя с учетом необходимости обеспечения требуемых перегрузок электродвигателя. При выборе следует также обращать внимание на способ вентиляции двигателя и возможное конструктивное исполнение преобразователя. Преобразователь частоты в электроприводе является преобразователь электрической энергии, позволяющий регулировать поток энергии и его параметр.Функционально ПЧ представляет собой вход которого подключен к питающей сети с нерегулируемым значением напряжения U1 и частоты f1, а на его выходе обеспечивается регулируемое напряжение U2 или тока I и частоты f2, в зависимости от задания и управляемых сигналов (рис 5.1)

ПЧ

U₁f₁ U₂f₂

U_y

Рисунок 5.1 Схема ПЧ

Современные ПЧ выполняются на ключевых электронных элементах тиристорах, запираемых тиристорах и силовых транзисторах (биполярных, биполярных с изолированным затвором и полевых). Использование ключевого режима этих элементов приводит к тому, что выходное напряжение U2 и всех без исключения видов статистических ПЧ имеет не синусоидальную форму.

Это напряжение кроме основной (первой) формами, содержит обычно целый спектр внешних гармонических составляющих, а в некоторых содержит еще низкочастотные субгармонические составляющие. Ток, потребляемый из сети статистическим ПЧ не синусоидален и может вызвать искажении е напряжение питающей сети. Эти обстоятельства стоит учитывать при выборе типа ПЧ.

5.1 Непосредственные преобразователи частоты

НПИ в минимальной конфигурации три (по числу фаз двигателя) реверсивных преобразователя постоянного тока имеющих собственные системы импульсно-фазового управления (СИФУ). Управление импульсами СИФУ осуществляется переменным напряжением.

Рисунок 5.1.1 Схема трехфазного НПЧ.

Регулирование величины выходного напряжения характеризуют коэффициентом модуляции, который изменяется в пределах от 0 до 1 и является относительной величиной амплитудно-модулирующего напряжения.

Напряжения управления отдельными фазами НПЧ имеют одинаковые амплитуды и частоту, но сдвинуты по отношению друг друга на угол 2π/м2. На рисунке 5.1.1 показана схема бестрансформаторного трехфазного НПЧ , в котором использованы мостовые реверсивные преобразователи постоянного тока, а фазы двигателя разведены, что бы избежать межфазного короткого замыкания. При увеличении числа фаз питание улучшается гармонический состав выходного напряжения НПЧ, уменьшается содержание в нем высокочастотных и низкочастотных субгармоник. Однако эти улучшения достигаются увеличением числа тиристорных групп, которые питаются от дополнительных обмоток трансформатора или от нескольких отдельных трансформаторов.

Некоторые увеличения коэффициента мощности можно достичь, применяя последовательное включение тиристорных групп в каждой фазе. Управление, которыми осуществляется фазовым сдвигом.

Основные достоинства НПЧ:

- полная реверсивность;

- свободный обмен реактивной энергией между сетью и двигателем;

- однократное преобразование энергии.

Недостатки:

- ограничение выходной частоты на восходящем пределе;

- низкий коэффициент мощности;

- сложность силовой схемы.