0
0

„то такое частотные преобразователи?


„астотные преобразователи – это устройство, предназначенное дл€ преобразовани€ переменного тока (напр€жени€) одной частоты в переменный ток (напр€жение) другой частоты.
 
¬ыходна€ частота в современных преобразовател€х может измен€тьс€ в широком диапазоне и быть как выше, так и ниже частоты питающей сети.
 
—хема любого преобразовател€ частоты состоит из силовой и управл€ющей частей. —илова€ часть обычно выполнена на тиристорах или транзисторах, которые работают в режиме электронных ключей. ”правл€юща€ часть выполн€етс€ на цифровых микропроцессорах и обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита).
 
„ј—“ќ“Ќџ≈ ѕ–≈ќЅ–ј«ќ¬ј“≈Ћ», ѕ–»ћ≈Ќя≈ћџ≈ ¬ –≈√”Ћ»–”≈ћќћ ЁЋ≈ “–ќѕ–»¬ќƒ≈, ¬ «ј¬»—»ћќ—“» ќ“ —“–” “”–џ » ѕ–»Ќ÷»ѕј –јЅќ“џ —»Ћќ¬ќ… „ј—“» –ј«ƒ≈Ћяё“—я Ќј ƒ¬ј  Ћј——ј:
— €вно выраженным промежуточным звеном посто€нного тока.
— непосредственной св€зью (без промежуточного звена посто€нного тока).
практически самый высокий  ѕƒ относительно других преобразователей (98,5% и выше),
способность работать с большими напр€жени€ми и токами, что делает возможным их использование в мощных высоковольтных приводах,
относительна€ дешевизна, несмотр€ на увеличение абсолютной стоимости за счет схем управлени€ и дополнительного оборудовани€.
 
 аждый из существующих классов имеет свои достоинства инедостатки, которые определ€ют область рационального применени€ каждого из них.
 
»сторически первыми по€вились преобразователи с непосредственной св€зью (рис. 4.), в которых силова€ часть представл€ет собой управл€емый выпр€митель и выполнена на не запираемых тиристорах. —истема управлени€ поочередно отпирает группы тиристотров и подключает статорные обмотки двигател€ к питающей сети.
 
 
 
 
  
“аким образом, выходное напр€жение преобразовател€ формируетс€из «вырезанных» участков синусоид входного напр€жени€. Ќа рис.5. показан пример формировани€ выходного напр€жени€дл€ одной из фаз нагрузки. Ќа входе выигрывают у тиристорныхдействует трехфазное синусоидальное напр€жение uа, uв, uс. ¬ыходное напр€жение uвых имеет несинусоидальную «пилообразную» форму, которую условно можно аппроксимировать синусоидой (утолщенна€ лини€). »з рисунка видно, что частота выходного напр€жени€ не может быть равна или выше частоты питающей сети. ќна находитс€ в диапазоне от 0 до 30 √ц.  ак следствие малый диапазон управлени€ частоты вращени€ двигател€ (не более 1: 10). Ёто ограничение не позвол€ет примен€ть такие преобразователи в современных частотно регулируемых приводах с широким диапазоном регулировани€ технологических параметров.
 
»спользование не запираемых тиристоров требует относительно сложных систем управлени€, которые увеличивают стоимость преобразовател€.
 
«–езана€» синусоида на выходе преобразовател€ €вл€етс€ источником высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в электрическом двигателе, перегрев электрической машины, снижение момента, очень сильные помехи в питающей сети. ѕрименение компенсирующих устройств приводит к повышению стоимости, массы, габаритов, понижению к.п.д. системы в целом.
 
Ќар€ду с перечисленными недостатками преобразователей с непосредственной св€зью, они имеют определенные достоинства.   ним относ€тс€:
 
ѕодобные схемы преобразователей используютс€ в старых приводах и новые конструкции их практически не разрабатываютс€.
 
Ќаиболее широкое применение в современных частотно регулируемых приводах наход€т частотники с €вно выраженным звеном посто€нного тока (рис. 6.)
 
¬ частотных преобразовател€х этого класса используетс€ двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напр€жение с посто€нной амплитудой и частотой выпр€мл€етс€ в выпр€мителе (¬), фильтруетс€ фильтром (‘), сглаживаетс€, а затем вновь преобразуетс€ инвертором (») в переменное напр€жение измен€емой частоты и амплитуды. ƒвойное преобразование энергии приводит к снижению к.п.д. и к некоторому ухудшению массогабаритных показателей по отношению к преобразовател€м с непосредственной св€зью.
 
ƒл€ формировани€ синусоидального переменного напр€жени€ используютс€ автономные инверторы напр€жени€ и автономные инверторы тока.
 
¬ качестве электронных ключей в инверторах примен€ютс€ запираемые тиристоры GTO и их усовершенствованные модификации GCT, IGCT, SGCT, и бипол€рные транзисторы с изолированным затвором IGBT.
 
√лавным достоинством тиристорных преобразователей частоты, как и в схеме с непосредственной св€зью, €вл€етс€ способность работать с большими токами и напр€жени€ми, выдержива€ при этом продолжительную нагрузку и импульсные воздействи€.
 
ќни имеют более высокий  ѕƒ (до 98%) по отношению к преобразовател€м на IGBT транзисторах (95 – 98%).
 
ѕреобразователи частоты на тиристорах в насто€щее врем€ занимают доминирующее положение в высоковольтном приводе в диапазоне мощностей от сотен киловатт и до дес€тков мегаватт с выходным напр€жением 3 — 10 к¬ и выше. ќднако их цена на один к¬т выходной мощности сама€ больша€ в классе высоковольтных преобразователей.
 
ƒо недавнего прошлого преобразователи частоты на GTO составл€ли основную долю и в низковольтном частотно регулируемом приводе. Ќо с по€влением IGBT транзисторов произошел «естественный отбор» и сегодн€ преобразователи на их базе общепризнанные лидеры в области низковольтного частотно регулируемого привода.
 
“иристор €вл€етс€ полууправл€емым приборам: дл€ его включени€ достаточно подать короткий импульс на управл€ющий вывод, но дл€ выключени€ необходимо либо приложить к нему обратное напр€жение, либо снизить коммутируемый ток до нул€. ƒл€ этого в тиристорном преобразователе частоты требуетс€ сложна€ и громоздка€ система управлени€.
 
Ѕипол€рные транзисторы с изолированным затвором IGBT отличают от тиристоров полна€ управл€емость,проста€ неэнергоемка€ система управлени€, сама€ высока€ рабоча€ частота.
 
¬следствие этого преобразователи частоты на IGBT позвол€ют расширить диапазон управлени€ скорости вращени€ двигател€, повысить быстродействие привода в целом.
 
ƒл€ асинхронного электропривода с векторным управлением преобразователи на IGBT позвол€ют работать на низких скорост€х без датчика обратной св€зи.
 
ѕрименение IGBT с более высокой частотой переключени€ в совокупности с микропроцессорнойсистемой управлени€ в частотных преобразовател€х снижает уровень высших гармоник, характерных дл€ тиристорных преобразователей.  ак следствие меньшие добавочные потери в обмотках и магнитопроводе электродвигател€,уменьшение нагрева электрической машины, снижение пульсаций момента и исключение так называемого «шагани€» ротора в области малых частот. —нижаютс€ потери в трансформаторах, конденсаторных батаре€х, увеличиваетс€ их срок службы и изол€ции проводов, уменьшаютс€ количество ложных срабатываний устройств защиты и погрешности индукционных измерительных приборов.
 
„астотные преобразователи на транзисторах IGBT по сравнению с тиристорными преобразовател€ми при одинаковой выходной мощности отличаютс€ меньшими габаритами, массой, повышенной надежностью в силу модульного исполнени€ электронных ключей, лучшего теплоотвода с поверхности модул€ и меньшего количества конструктивных элементов.
 
ќни позвол€ют реализовать более полную защиту от бросков тока и от перенапр€жени€, что существенно снижает веро€тность отказов и повреждений электропривода.
 
Ќа насто€щий момент низковольтные преобразователи на IGBT имеют болеевысокую цену на единицу выходной мощности, вследствие относительной сложности производстватранзисторных модулей. ќднако по соотношению цена/качество, исход€ из перечисленных достоинств, они €вно выигрывают у тиристорных, кроме того, на прот€жении последних лет наблюдаетс€ неуклонное снижение цен на IGBT модули.
 
√лавным преп€тствием на пути их использовани€ в высоковольтном приводе с пр€мым преобразованием частоты и при мощност€х выше 1 – 2 ћ¬т на насто€щий момент €вл€ютс€ технологические ограничени€. ”величение коммутируемого напр€жени€ и рабочего тока приводит к увеличению размеров транзисторного модул€, а такжетребует более эффективного отвода тепла от кремниевого кристалла.
 
Ќовые технологии производства бипол€рных транзисторов направлены на преодоление этих ограничений, и перспективность применени€IGBT очень высока также и в высоковольтном приводе. ¬ насто€щее врем€ IGBT транзисторы примен€ютс€ в высоковольтных преобразовател€х в виде последовательно соединенных нескольких единичных модулей.
 
—“–” “”–ј » ѕ–»Ќ÷»ѕ –јЅќ“џ Ќ»« ќ¬ќЋ№“Ќќ√ќ ѕ–≈ќЅ–ј«ќ¬ј“≈Ћя „ј—“ќ“џ Ќј IGBT “–јЌ«»—“ќ–ј’
“ипова€ схема низковольтного преобразовател€ частоты представлена на рис. 7. ¬ нижней части рисунка изображены графики напр€жений и токов на выходе каждого элемента инвертора.
 
ѕеременное напр€жение питающей сети (uвх.)с посто€нной амплитудой и частотой (U вх = const, f вх = const) поступает на управл€емый или неуправл€емый выпр€митель (1).
 
ƒл€ сглаживани€ пульсаций выпр€мленного напр€жени€ (uвыпр.) используетс€ фильтр (2). ¬ыпр€митель и емкостный фильтр (2) образуют звено посто€нного тока.
 
— выхода фильтра посто€нное напр€жение u d поступает на вход автономного импульсного инвертора (3).
 
јвтономный инвертор современных низковольтных преобразователей, как было отмечено, выполн€етс€ на основе силовых бипол€рных транзисторов с изолированным затвором IGBT. Ќа рассматриваемом рисунке изображена схема преобразовател€ частоты с автономным инвертором напр€жени€ как получивша€ наибольшее распространение.
 
 
 
¬ инверторе осуществл€етс€ преобразование посто€нного напр€жени€ ud в трехфазное (или однофазное) импульсное напр€жение u и измен€емой амплитуды и частоты. ѕо сигналам системы управлени€ кажда€ обмотка электрического двигател€ подсоедин€етс€ через соответствующие силовые транзисторы инвертора к положительному и отрицательному полюсам звена посто€нного тока. ƒлительность подключени€ каждой обмотки в пределах периода следовани€ импульсов модулируетс€ по синусоидальному закону. Ќаибольша€ ширина импульсов обеспечиваетс€в середине полупериода, а к началу и концу полупериода уменьшаетс€. “аким образом, система управлени€ обеспечивает широтно-импульсную модул€цию (Ў»ћ) напр€жени€, прикладываемого к обмоткам двигател€.јмплитуда и частота напр€жени€определ€ютс€ параметрами модулирующей синусоидальной функции.
 
ѕри высокой несущей частоте Ў»ћ (2 … 15 к√ц) обмотки двигател€ вследствие их высокой индуктивности работают как фильтр. ѕоэтому в них протекают практически синусоидальные токи.
 
¬ схемах преобразователей с управл€емым выпр€мителем (1) изменение амплитуды напр€жени€ uи может достигатьс€ регулированием величины посто€нного напр€жени€ ud, а изменение частоты – режимом работы инвертора.
 
ѕри необходимости на выходе автономного инвертора устанавливаетс€ фильтр (4) дл€ сглаживани€ пульсаций тока. (¬ схемах преобразователей на IGBT в силу низкого уровн€ высших гармоник в выходном напр€жении потребность в фильтре практически отсутствует.)
 
“аким образом, на выходе преобразовател€ частоты формируетс€ трехфазное (или однофазное) переменное напр€жение измен€емой частоты и амплитуды (вых = var, f вых = var).
Ёто интересно:

„то такое стомотологи€?

—томатологи€ (от греч.
ѕоказать еще...

„то такое термокружка?

“ермокружка по€вилась не так давно, однако уже трудно представить себе свой сумасшедший ритм жизни без этой мелочи.

„то такое холистики?

’олистики – это корма супер премиум класса нового поколени€, создание которых стало целой философией в зооиндустрии.

ѕреимущества такси

 аждому из нас, кому реже, кому чаще, приходитс€ пользоватьс€ различными средствами передвижени€.

„то такое активатор дл€ иммерсионной печати?

ƒавно уже интересовалс€ самосто€тельным обновлением интерьера автомобил€.

ќсобенности лечени€ рака в »зраиле

¬ насто€щее врем€, благодар€ самоотверженному труду медиков, онкологические заболевани€, которые раньше сто€ли во главе списка смертельных болезней, стали занимать совсем другое место.

 омментарии: 0

 омментарии

ќпрос
¬ы едите после 18:00?
–езультаты
¬ы уже голосовали

»нтересное:
—егодн€
22.11.2017
—егодн€ праздников нет
–Ч–∞–≥—А—Г–Ј–Ї–∞...
»менины сегодн€:
22 Ќо€бр€
именины сегодн€ празднуют: