Преобразователи частоты с непосредственной связью

Преобразователь частоты с инвертором, работающим по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ)

Статический преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока

Преобразователи частоты с непосредственной связью

Вопросы

Статические преобразователи частоты

ЛЕКЦИЯ 14

Недостатки электромашинных преобразователей и развитие электронной базы привели к созданию статических преобразователей на основе использования тиристоров или транзисторов.

По структуре схемы статических преобразователей ча­стоты сходны с аналогичными схемами электромашинных преобразователей и могут быть представлены двумя основ­ными классами: с непосредственной связью и с проме­жуточным звеном постоянного тока.

Преобразователь с непосредственной связью предназна­чен для преобразования высокой частоты в низкую и состоит из 18 тиристоров, объединенных во встречно-параллельные группы с раздельным управлением (рис. 1). В основе преобразователя лежит трехфазная нулевая схема выпрям­ления; каждая фаза преобразователя состоит из двух та­ких встречно включенных выпрямителей. Группу из трех вентилей, имеющих общий катод, называют положительной или выпрямительной, а группу с общим анодом — отрица­тельной или инверторной. Вентильные группы могут управ­ляться раздельно либо совместно.

Во избежание короткого замыкания управляющие им­пульсы при раздельном управлении должны подаваться на тиристоры одной из вентильных групп, в соответствии с на­правлением тока в нагрузке. Для обеспечения раздельной работы применяется специальное логическое устройство, исключающее возможность прохождения тока в одной группе в то время, когда ток проходит в другой группе.

В преобразователях с совместной работой вентильных групп необходимо включение дополнительных реакторов, ограничивающих уравнительный ток между вентилями каждой группы, а углы управления положительной, и отри­цательной групп изменяются по определенному закону, исключающему появление постоянной составляющей урав­нительного тока. Преобразователи с совместным управле­нием работой вентильных групп обладают большой установ­ленной мощностью силовых элементов.

Рисунок 1 - Преобразователь частоты с непосредственной связью

В течение одного полупериода выходного напряжения преобразователя пропускают ток выпрямительные группы, а в течение другого — инверторные. Выходное напряжение состоит из отрезков волн напряжения питающей сети. На рисунке 2 показана кривая выходного напряжения при не­изменном угле включения вентилей α = 0.

Рисунок 2 - Форма выходного напряжения трехфазного преобразова­теля частоты с непосредственной связью

К достоинствам этого типа преобразователей можно отнести: 1) однократное преобразование энергии и, следо­вательно, высокий КПД (около 0,97—0,98); 2) возможность независимого регулирования амплитуды напряжения на вы­ходе от частоты; 3) свободный обмен реактивной и активной энергией из сети к двигателю и обратно; 4) отсутствие ком­мутирующих конденсаторов, так как коммутация тиристоров производится естественным путем (напряжением сети.)

К недостаткам рассмотренного преобразователя частоты относятся: 1) ограниченное регулирование выходной ча­стоты (от 0 до 40 % частоты сети); 2) сравнительно большое число силовых вентилей и сложная схема управления ими; 3) невысокий коэффициент мощности — максимальное зна­чение на входе преобразователя около 0,8).

Этот преобразова­тель может быть применен в случае использования тихоход­ного безредукторного привода, когда возникает необходи­мость в плавном регулировании угловой скорости (напри­мер, в приводе шаровых мельниц, где номинальная угловая скорость двигателя соответствует 12—15 Гц и регулируется вниз; при этом частота питающей сети составляет 50 Гц). Кроме того, данный тип преобразователя целесообразно применить для регулирования угловой скорости асинхрон­ного двигателя с фазным ротором, работающего в режиме двойного питания, когда статор его присоединен к сети, а ротор питается от той же сети через преобразователь частоты.