2. Преобразователи частоты с двухступенчатой коммутацией

Функциональная схема такого ПЧ показана на рис.6.20, где обозначены следующие блоки:

В – неуправляемый диодный выпрямитель,

Ф – сглаживающий фильтр,

АИН – транзисторный автономный инвертор напряжения,

М1 – нагрузка (двигатель),

СУИ – система управления инвертором.

Н еправляемый выпрямитель В преобразует переменное напряжение питающей сети Uc в выпрямленное постоянное, которое затем сглаживается фильтром Ф (обычно Г-образным) и подается в виде напряжения питания на автономный инвертор АИН. Выходная частота АИН регулируется с помощью микропроцессорной СУИ, причем амплитуда выходного переменного напряжения АИН также регулируется в блоке СУИ.

Обычно в качестве силовой схемы инвертора используется трехфазная мостовая схема на IGBT-транзисторах, показанная на рис.6.21.

Выходное переменное напряжение АИН может регулироваться двумя способами: с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), показанной на рис.6.22, и с помощью частотно-импульсной модуляции (ЧИМ), показанной на рис.6.23. В случае использования ЧИМ удается несколько снизить динамические потери в транзисторах.

Функциональная схема системы управления инвертором с ШИМ (на одну фазу) показана на рис.6.24, где обозначено: ГСН – задающий генератор синусоидального низкочастотного напряжения, ГТН – генератор треугольного высокочастотного напряжения, ФИС – формирователь импульсов синхронизации между ГСН и ГПН, ЛИ – логический инвертор, К1 и К2 – компараторы, УФ1 и УФ2 – усилители-формирователи импульсов управления, ГР1 и ГР2 – устройства гальванической развязки.

Достоинства схемы:

- большой диапазон регулирования угловой скорости двигателя,

- синусоидальная (модулированная) форма выходного напряжения.

Недостатки схемы:

- сложность системы управления,

- несколько меньший КПД.

Применение:

- источники питания с заданной формой выходного напряжения,

- электропривод переменного тока с большим диапазоном регулирования угловой скорости.

3. Преобразователи частоты с многоуровневой шим

Функциональная схема такого ПЧ показана на рис.6.20, однако источник питания инвертора с ШИМ имеет несколько уровней напряжения.

Силовая схема инвертора показана на рис.6.25. В данной схеме инвертор на IGBT-транзисторах питается от двухуровневого источника Uп со средней точкой.

В ыходное переменное напряжение АИН, однофазная диаграмма которого показана на рис.6.26, может регулироваться с помощью широтно-импульсной модуляции. В случае использования многоуровневой ШИМ удается несколько снизить динамические потери в схеме инвертора за счет уменьшения уровней перепада напряжения при включении и выключении транзисторов.

Д остоинства схемы:

- снижение динамических потерь в транзисторах АИН,

- увеличение КПД инвертора.

Недостатки схемы:

- большая сложность источника питания.

Применение:

- электропривод переменного тока большой мощности,

- энергосберегающий электропривод.

2. Непосредственные преобразователи частоты

   1. Матричный преобразователь

С иловая схема однофазного матричного преобразователя частоты показана на рис.6.27, где обозначено: VТ1...VТ6 – реверсивный трехфазный нулевой активный выпрямитель, TV1 – согласующий силовой трансформатор, ТА1 – трансформатор тока, ZА – нагрузка. Диаграмма выходного напряжения матричного ПЧ показана на рис.6.28.

Достоинства схемы:

- увеличение КПД инвертора (нет звена постоянного тока),

- надежность (исключен режим опрокидывания АИН).

Недостатки схемы:

- большая сложность системы управления.

- большое число силовых транзисторов.

58