5 Преобразователи частоты

Преобразователи частоты (ПЧ) предназначены для преобразования переменного тока одних параметров (напряжение, частота, число фаз) в переменный ток других параметров, и используются в основном для питания двигателей переменного тока с регулируемой частотой вращения вала. По назначению преобразователи частоты могут быть трёхфазно-однофазные, трёхфазно-трёхфазные, однофазно-однофазные и однофазно-трёхфазные. По структуре ПЧ могут выполняться как:

- непосредственные ПЧ;

- ПЧ со звеном постоянного тока.

5.1 Непосредственные преобразователи частоты

Схема однофазно-однофазного ПЧ с естественной коммутацией приведена на рис. 5.1.В схеме ПЧ имеются прямой (VS1-VS4) и обратный (VS5-VS8) встречно включенные тиристорные мосты.

На интервале нескольких периодов напряжение вторичной обмотки через тиристоры VS1-VS4 прикладываются к нагрузке в прямом направлении. При этом сигналы управления от схемы управления подаются только на тиристоры VS1-VS4. Угол управления α может быть постоянным или изменяться по какому либо закону на рассматриваемом интервале работы VS1-VS4, например по закону синуса. Задание угла α обеспечивает регулирование эффективного значения напряжения и соответствующую модуляцию напряжения и тока нагрузки.

На следующем интервале аналогичного числа периодов напряжения вторичной обмотки трансформатора с помощью второго, встречно включенного тиристорного моста VS5-VS8 прикладывается к нагрузке в обратном направлении. Управление тиристорами VS5-VS8 осуществляется по тому же закону, что и тиристоры VS1-VS4. Таким образом, на интервале определенного числа периодов питающего напряжения U2 формируется один период напряжения на нагрузке. Кроме основной гармонической составляющей в кривой напряжения нагрузки содержатся высшие гармонические составляющие, кратные частоте питающего напряжения, частоте основной гармонической составляющей напряжения на нагрузке.

Интервал коммутации каждого моста выбирается кратным числу полупериодов напряжения сети. Для однофазных двухпульсовых выпрямительных групп при n = 1,2,3… получим:

; т.е. Гц.

Для получения плавного регулирования частоты выходного напряжения необходимо вводить паузу между интервалами работы первого и второго тиристорных мостов, длительность которой следует плавно изменять.

При активно-индуктивной нагрузке характер формирования кривой напряжения имеет существенную особенность, обусловленную тем, что в конце полупериода выходного напряжения ток нагрузки продолжает протекать в прежнем направлении под действием э.д.с. самоиндукции. При этом на тиристоры моста, вступающего в работу, нельзя подавать управляющие сигналы, так как это вызывает кроткое замыкание трансформатора.

В схеме трёхфазно-однофазного ПЧ (рис.5.2) используются два трёхфазных выпрямителя с нулевой схемой включения. Один выпрямитель(VS1,VS3,VS5) предназначен для формирования положительной полуволны тока нагрузки, другой (VS2,VS4,VS6) – отрицательной полуволны.

Для питания трёхфазной нагрузки ПЧ непосредственного типа выполняется из трёх самостоятельных групп, сдвинутых по управлению на 120 электрических градусов по выходной частоте. Каждая группа обеспечивает питание отдельной фазной обмотки.