37. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью (нпч). Получение низкочастотного тока и напряжения.
Исторически первыми появились преобразователи с непосредственной связью в которых силовая часть представляет собой управляемый выпрямитель и выполнена на не запираемых тиристорах. Система управления поочередно отпирает группы тиристотров и подключает статорные обмотки двигателя к питающей сети
Таким образом, выходное напряжение преобразователя формируется из «вырезанных» участков синусоид входного напряжения.. На входе преобразователя действует трехфазное синусоидальное напряжение uа, uв, uс. Выходное напряжение uвых имеет несинусоидальную «пилообразную» форму, которую условно можно аппроксимировать синусоидой (утолщенная линия). Частота выходного напряжения не может быть равна или выше частоты питающей сети. Она находится в диапазоне от 0 до 30 Гц. Как следствие малый диапазон управления частоты вращения двигателя (не более 1 : 10). Это ограничение не позволяет применять такие преобразователи в современных частотно регулируемых приводах с широким диапазоном регулирования технологических параметров.
Использование не запираемых тиристоров требует относительно сложных систем управления, которые увеличивают стоимость преобразователя.
«Резаная» синусоида на выходе преобразователя является источником высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в электрическом двигателе, перегрев электрической машины, снижение момента, очень сильные помехи в питающей сети. Применение компенсирующих устройств приводит к повышению стоимости, массы, габаритов, понижению к.п.д. системы в целом.
Преобразователи этого класса делятся по типу силовых вентилей на преобразователи с естественной и преобразователи с принудительной коммутацией.
В
преобразователях с непосредственной
связью с естественной коммутацией
(циклоконверторах) силовая часть собрана
на быстродействующих тиристорах.
Тиристорный блок может быть собран по
различным схемам. Наиболее часто
встречается нулевая, мостовая,
встречно-параллельная или перекрестная
схема, с совместным или раздельным
управлением. В промышленности чаще
всего применяют мостовую схему. Пример
структурной силовой схемы тиристорного
частотного преобразователя с
непосредственной связью и структурная
схема мостового частотного преобразователя
показана на рисунке.
Достоинства преобразователя частоты с непосредственной связью с естественной коммутацией
Достоинства НПЧ определяются его относительно простой конструкцией. К ним относятся:
довольно высокий КПД, который достигается однократным преобразованием электроэнергии в преобразователе;
возможность обмена энергией между двигателем и электрической сетью. Благодаря такой возможности преобразователь может работать как в двигательном, так и в тормозном режимы работы, причем с рекуперацией энергии в сеть;
примененяемые тиристоры в схемах с естественной коммутацией, являются более надежными и дешевыми и обладают большей перегрузочной способностью, чем полностью управляемые приборы, применяемые в схемах с принудительной коммутацией;
в таких частотных преобразователях имеется возможность получения довольно низких частот выходного напряжения частотного преобразователя. Это обеспечивает возможность равномерной работы двигателя с малыми скоростями;
Благодаря блочно-модульной конструкции частотные преобразователи с непосредственной связью имеют возможность неограниченно наращивать мощность НПЧ, удобны в эксплуатации и при создании горячего резерва;