Мета розрахункової роботи:

Ознайомлення та придбання навичок по розрахунку та проектуванню напівпровідникових перетворювачів частоти для електроприводів з можливістю рекуперації енергії в мережу живлення.

Технічне завдання

Зробити проект перетворювача частоти для регулювання швидкості асинхронного двигуна (АД).

Таблиця 1: Технічні дані двигуна

Типорозмір Електрод- вигуна	Р2 ном, кВт	Sн, %	Енергетичні показники		Параметри схеми заміщення
			η, %	cos φ в.о.	Х0	у номінальному режимі
						R′1	X′1	R′′2	X′′2
4А180S2У3	22.0	1.9	88.5	0.91	3.6	0.039	0.091	0.020	0.11
Синхронна частота обертання 3000 об/хв

Слід вважати, що:

• пусковий струм двигуна: І_п = 1,5І_н;

• момент навантаження на валу двигуна активного характеру та дорівнює номінальному значенню;

• потрібний діапазон регулювання швидкості: D = 20.

1 Вибір схеми перетворювача

Для регулювання швидкості АД обирається перетворювач частоти з ланкою постійного струму. Такий перетворювач дає можливість регулювання вихідної частоти за допомогою системи керування інвертора в досить широкому діапазоні. Він має просту схему силової частини, а як наслідок, і системи керування; вихідна частота перетворювача може бути як вище, так і нижче вхідної і не залежить від останньої. В якості автономного інвертора може бути використаний будь-який інвертор. Також в перетворювачі частоти з ланкою постійного струму можливо здійснити вільний обмін електричною енергією між споживачем та живлячою мережею в обох напрямках. Таку можливість дає використання реверсивного керованого випрямляча, в якому одна група вентилів працює в режимі керованого випрямляча, а друга – в режимі веденого мережею інвертора.

Автономний інвертор напруги будується за мостовою схемою. Використовується принцип однократної комутації вентилів з тривалістю провідного стану ключів 180 ел. град., або широтно – імпульсна модуляція. При використанні ШІМ автономний інвертор виконує регулювання частоти та напруги одночасно. У такому випадку на виході перетворювача використовують нерегульований випрямляч, а гальмування двигуна відбувається шляхом вимикання двигуна від джерела постійної напруги та замикання статора на активний опір. При частотно–регульованому гальмуванні необхідно передавати енергію від двигуна до мережі змінного струму. Такий режим стає спроможним при використанні реверсивного керованого випрямляча, в якому одна група вентилів працює в режимі керованого випрямляча, а друга – в режимі веденого мережею інвертора.

При значній відміні напруги мережі від напруги двигуна використовують узгоджений трансформатор, через який напруга подається на вхід випрямляча. При відсутності трансформатора на вході випрямляча вмикають струмообмежувальні реактори.

На схемі зображені:

КВР- керований реверсивний випрямляч;

Ф- фільтр ланки постійного струму;

АІН- автономний інвертор напруги;

СКВ- система керування випрямлячем;

СКІ- система керування інвертором;

ФП- функціональний перетворювач;

U_зш- сигнал задання швидкості;

U_зп- сигнал задання напруги;

U_зч- сигнал задання частоти.

Принцип роботи: змінна напруга живлячої мережі випрямляється за допомогою керованого реверсивного випрямляча КВР, фільтрується LC фільтром Ф і подається на автономний інвертор АІН, який перетворює постійну напругу у змінну заданої частоти і величини U₂, f₂. Випрямлячем та інвертором керують: система керування випрямлячем СКВ,система керування інвертором - СКІ. Керування здійснюється за допомогою сигналу задання швидкості U_зш , який функціональним перетворювачем ФП розділяється на два сигнали: U_зн – задання напруги, який подається на випрямляч;U_зч - задання частоти, який подається на інвертор.