Преобразователи частоты (пч)
Практически все ПЧ строятся на основе полупроводниковых элементов (транзисторы, тиристоры) и они получили название статического ПЧ, которые делятся на:
-с непосредственной связью питающей сети и нагрузкой (непосредственные ПЧ или циклоконвертеры);
-ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока.
ПЧ со звеном постоянного тока состоит из управляемого выпрямителя (УВ), автономного инвертора (АИ), фильтра(Ф).
УВ и АИ имеют системы управления.
ПЧ служит для преобразования напряжения и частоты сети. Амплитуда напряжения регулируется СУВ, а частота – СУИ. В зависимости от схемы фильтра автономный инвертор бывает инвертором напряжения (АИН) или тока (АИТ). АИН является источником напряжения, для чего фильтр кроме индуктивности содержит относительно большую емкость. (С=2..5·105 мкФ)
Это обеспечивает АИН жесткую характеристику, т.е. зависимость напряжения от нагрузки.
АИТ в звене постоянного тока имеет реактор с большой индуктивностью, это делает такой инвертор источником тока.
Фильтр для АИН: Фильтр для АИТ:
Использование фазного напряжения на двигателе приводит к тому, что создаются пульсирующие моменты, что сказывается на работе привода.
При 2х ступенчатой коммутации управляемого выпрямителя, возможно регулировать напряжение инвертора, за счет изменения времени проходящего состояния тиристоров – это дает возможность вместо управляемого выпрямителя применять не управляемый, выполненного на 6-ти диодах при регулировании внутри электрика оО. Для уменьшения высших гармоник выходного напряжения используется широтно-импульсный модулятор (ШИМ), в котором изменяется ширина импульсов, по определенному закону.
ШИМ – когда кривая напряжения состоит из некоторых импульсов одинаковой ширины,
tk – время включенного состояния тиристора, не изменяется в течении некоторого интервала времени.
Реальные ПЧ, построенные по принципу ШИМ, имеют напряжение состоящее из 50-ти и более импульсов на полупериоде. На нижнем пределе частоты, при повышении частоты до номинального значения, количество импульсов уменьшается. ШИМ позволяет не только регулировать напряжение, но и улучшить его гармонический состав.
Регулирование напряжения возможно и на входе инвертора, в этом случае используется не управляемый выпрямитель, а между выпрямителем и инвертором включается коммутатор – широтно-импульсный преобразователь. При этом регулируется среднее значение напряжения на входе автономного инвертора напряжения, а, следовательно, напряжение на двигателе. Частота коммутации шин достаточно высока, что позволяет уменьшить габариты фильтра. Задача СИФУ – сдвиг управляющих импульсов на тиристорах.
ПЧ: ШИМ и ШИП обладают достоинством возможности работы от не регулируемого источника постоянного тока.
Замкнутый эп с частотным управлением
схема
В качестве силового преобразователя используется тиристорный ПЧ, состоящий из УВ, АИН со своими схемами управления СУВ и СУИ, между ними включен фильтр, обеспечивающий фильтрацию выходного напряжения и необходимую циркуляцию реактивной энергии в силовой части схемы.
Схема управления строится по принципу подчиненного регулирования имеет 2 контура:
1.Внутренний – тока
2.Внешний – напряжения
Регулирование этих координат осуществляется ПИ-регуляторами тока и напряжения по сигналу управления ДТ и ДН. При частотах ниже номинальной схема управления поддерживает отношение напряжения к частоте – постоянной, а при частотах выше номинальной напряжения остается неизменным, что обеспечивается усилителем–ограничителем (УО).
ПЧ позволяют изменять частоту от 50 до 80 Гц при номинальной частоте 50Гц и от 15 до 240 Гц при номинальной частоте 200Гц. Диапазон изменения напряжения от 0 до 350 Гц.
График
Схему можно сделать реверсивной с рекуперативным торможением. В этом случае в схему добавляется ведомый сетью инвертор.