1.2 Способы регулирования выходного напряжения преобразователей частоты

Применяют ПЧ с АИН, отличающиеся методом регулирования напряжения (3 варианта):

1. Амплитудное регулирование напряжения с помощью управляемого выпрямителя (рис. 1.2, а);

2. Амплитудно-импульсное регулирование напряжения с помощью неуправляемого выпрямителя и широтно-импульсного преобразователя на входе автономного инвертора (рис. 1.2, б);

3. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ), осуществляемая в АИН, который в этом случае выполняет функции регулятора напряжения и частоты (рис. 1.2, в).

При амплитудном регулировании напряжения ПЧ состоит из управляемого тиристорного выпрямителя, фильтра и автономного инвертора (регулирование напряжения и частоты осуществляется раздельно).

Управляемый выпрямитель работает точно так же, как в приводе постоянного тока. При малых напряжениях его коэффициент мощности ухудшается, и содержание гармонических составляющих в выходном напряжении увеличивается. Поэтому для сглаживания выпрямленного напряжения в цепь постоянного тока приходится включать фильтр, который снижает быстродействие преобразователя.

Рисунок 1.2- Схемы преобразователей частоты с автономным инвертором напряжения

В этом случае для обеспечения заданного соотношения U/f используются замкнутые САР напряжения.

Недостатком ПЧ с управляемым выпрямителем является низкий коэффициент мощности для сети, необходимость фильтрации выпрямленного напряжения, что увеличивает габариты и массу ПЧ и ухудшает его динамические показатели. Кроме того, для обеспечения заданного соотношения U/f должна использоваться замкнутая САР напряжения.

При втором варианте ПЧ регулирование напряжения на входе АИ осуществляется с помощью импульсного регулятора на выходе неуправляемого выпрямителя (тиристорного либо транзисторного ШИП), обеспечивающего на выходе напряжение в виде серии прямоугольных импульсов за счет изменения длительности проводящего и непроводящего периодов вентилей. После фильтрации это напряжение подается на вход автономного инвертора. Импульсные регуляторы имеют большое быстродействие. Они позволяют поддерживать необходимое соотношение U/f на выходе автономного инвертора как для АИТ, так и для АИН, а также высокие значения коэффициента мощности и широкий диапазон регу­лирования.

Диодный вспомогательный мост не имеет вспомогательных цепей управления и является наиболее простым, дешевым и надежным преобразователем.

Кроме того, наличие нерегулируемого источника тока позволяет осуществить параллельную работу нескольких независимых инверторов и, тем самым, уменьшить стоимость преобразователя для питания многодвигательных электроприводов.

Однако эти схемы приводят к дополнительному преобразованию энергии, к снижению КПД, усложнению преобразователя, а также и невозможности осуществления генераторного режима в приводе.

При третьем варианте регулирования первой гармоники выходного напряжения ПЧ для достижения высокого коэффициента мощности источника питания также используются неуправляемый выпрямитель и широтно-импульсная модуляция (ШИМ) выходного напряжения инвертора с целью получения близкой к синусоиде формы этого напряжения. В этом случае осуществляется модуляция напряжения несущей части (частоты коммутации ключей) сигналом основной частоты.