9.2. Силовые преобразователи, применяемые для управления асинхронными электродвигателями

Для управления электродвигателями переменного тока используются различные полупроводниковые преобразователи: преобразователи напряжения, неуправляемые выпрямители и зависимые инверторы, автономные инверторы тока и напряжения, непосредственные преобразователи частоты, импульсные преобразователи. Схемы силовых преобразователей весьма разнообразны и определяются конкретными требованиями к электроприводу переменного тока по таким показателям, как мощность, диапазон регулирования скорости, характеристика момента нагрузки на валу, потери электроэнергии, простота реализации, форма выходного напряжения или тока и др.

Тиристорные преобразователи частоты (ТПЧ), получившие наибольшее распространение в технике электропривода, разделяются на две большие группы: ТПЧ со звеном постоянного тока и ТПЧ с непосредственной связью. В свою очередь ТПЧ со звеном постоянного тока разделяются на ТПЧ с управляемым или неуправляемым выпрямителем, с автономными инверторами тока (АИТ) или напряжения (АИН).

Рассмотрим основные схемы ТПЧ, используемых для управления электродвигателями переменного тока в соответствии со способами, изложенными в гл. 9.1.

9.2.1. Преобразователи частоты с автономным инвертором напряжения

В практике проектирования СУ ЭП переменного тока нашли применение 3 основные структуры ТПЧ с АИН, отличающиеся методом регулирования напряжения.

Н а рис. 9.3а приведена структура ТПЧ с амплитудным регулированием напряжения статора с помощью управляемого тиристорного выпрямителя (УВ). На рис. 9.3б приведена структура ТПЧ с амплитудным регулированием напряжения статора с помощью транзисторного широтно-импульсного преобразователя (ШИП).

Рис. 9.3. ТПЧ с раздельным регулированием напряжения

и частоты статора АД

Обозначения:

- заданное напряжение статора,

- заданная частота инвертора напряжения.

В схеме на рис. 9.3а регулирование напряжения статора осуществляется реверсивным тиристорным преобразователем (управляемым выпрямителем УВ), а регулирование частоты - с помощью АИН. Для коммутации тиристоров применяют 2π/3- или π – коммутацию тиристоров [1]. В данном случае возможен режим рекуперации энергии в сеть и реализация эффективных тормозных режимов АД.

В схеме на рис. 9.3б регулирования напряжения статора АД осуществляется в две ступени: сначала напряжение сети выпрямляется с помощью неуправляемого выпрямителя НУВ, а затем регулируется методом широтно-импульсной модуляции с помощью ШИП. В этом случае возможен только режим динамического торможения при наличии таковой цепи на входе ШИП. Кроме того, ТПЧ, реализованный по схеме 9.3б, содержит большое число силовых элементов, что ведет к его удорожанию и редкому применению на практике.

Н а рис. 9.4 приведена функциональная схема ТПЧ с неуправляемым (диодным) выпрямителем и транзисторным АИН с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Рис. 9.4. ТПЧ с регулированием напряжения и частоты статора

с помощью АИН с ШИМ

В данной схеме напряжение сети выпрямляется с помощью неуправляемого выпрямителя НУВ, а требуемый закон регулирования напряжения и частоты поля статора реализует один силовой модуль - транзисторный АИН с ШИМ.