6.3. Преобразователи частоты с автономными инверторами.
Преобразователь частоты с АИТ обеспечивает постоянство тока нагрузки независимо от режима работы, т. е. обладает свойствами источника тока. Идеальный источник тока должен иметь бесконечно большое внутреннее сопротивление. В реальных преобразователях частоты принимают меры по увеличению внутреннего сопротивления.
Преобразователь частоты с АИТ (рис. 15.5) состоит из управляемого выпрямителя, фильтра и автономного инвертора, т. е. структура АИТ совпадает со структурой АИН. Отличие заключается в том, что фильтр имеет дроссель L с большой индуктивностью и, следовательно, большим индуктивным сопротивлением, что увеличивает полное внутреннее сопротивление источника.
Рис. 6.5. Схема преобразователя частоты с АИТ
Кроме того, управляемый выпрямитель охвачен обратной связью по току, стабилизирующей ток по нагрузке. Схема трехфазного инвертора тока в основном совпадает со схемой инвертора напряжения (см. рис. 15.2). Однако в нем нет обратного диодного моста и конденсатора фильтра. В таком инверторе форма тока не зависит от характера нагрузки. В противоположность этому нагрузка оказывает влияние на выходное напряжение АИТ. На выходе инвертора образуются Прямоугольные импульсы тока, индуктивность нагрузки сглаживает напряжение и форма кривой напряжения отличается от прямоугольной.
6.4. Непосредственные преобразователи частоты
НПЧ осуществляет однократное преобразование электрической энергии, поэтому в нем нет промежуточного звена постоянного тока, и силовой преобразователь питается синусоидальным напряжением сети, изменяя его амплитуду и частоту. Такие преобразователи часто называют инверторами, ведомыми сетью. По своей структуре НПЧ является реверсивным управляемым выпрямителем, на который подается синусоидальное управляющее напряжение.
Принцип действия НПЧ поясняет рис. 15.6, а.
Рис. 6.6. Схема однофазного НПЧ (а), график выходного
напряжения (б) и схема трехфазного мостового НПЧ (в)
Два однофазных двухполупериодных выпрямителя V1 и V2 включены встречно–параллельно на однофазную нагрузку Zн. Напряжение задания
.
Пусть
частота задания значительно меньше
частота сети (
).
В положительный полу период управляющего
напряжения работает выпрямитель VI. При
этом угол управления тиристорами сначала
уменьшается, достигает минимума, а затем
увеличивается. Это приводит к тому, что
среднее значение выпрямленного напряжения
изменяется примерно по синусоидальному
закону. В отрицательный полупериод
работает выпрямитель V2
и образуется отрицательная полуволна
напряжения на нагрузке.
Очевидно, что для управления амплитудой выходного напряжения (рис. 15.6, б) достаточно изменять амплитуду напряжения, управляющего тиристорными выпрямителями. При этом произойдет пропорциональное изменение углов управления тиристоров, но синусоидальный закон останется неизменным.
Однофазные преобразователи имеют большие пульсации выходного напряжения и на практике применяют трехфазные мостовые преобразователи частоты (рис. 15.6, в). Трехфазный НПЧ состоит из трех реверсивных мостовых тиристорных выпрямителей VA, VB и VC, на которые подается трехфазное управляющее напряжение. Обмотки трехфазного исполнительного двигателя (фазы А–X, В–Y и С–Z) включены независимо на средние точки выпрямителей.
Из принципа действия НПЧ вытекает его особенность – однозонное регулирование частоты только в сторону уменьшения от
носительно частоты сети. При этом, хотя теоретически максимальная частота выходного напряжения совпадает с частотой сети, но на практике это значение примерно вдвое меньше. Из этого следует, что НПЧ выгодно применять в тихоходном электроприводе. Из принципа действия НПЧ вытекает его особенность – однозонное регулирование частоты только в сторону уменьшения относительно частоты сети. При этом, хотя теоретически максимальная частота выходного напряжения совпадает с частотой сети, но на практике это значение примерно вдвое меньше. Из этого следует, что НПЧ выгодно применять в тихоходном электроприводе.