Доклад: Перетворювач частоти з ланкою постійного струму
В даний час цей вид частотних перетворювачів є най розповсюдженим
Рис. 3.1 Структурна схема перетворювача частоти з ланкою постійного струму
де:
U1 — трифазна змінна напруга з постійною амплітудою.
В — керований або некерований випрямляч, призначений для перетворення вхідної синусоїдальної напруги в вихідну постійну (пульсуючу) напругу.
Ф — фільтр струму або напруги, призначений для згладжування пульсації з виходу випрямляча.
І — автономний інвертор струму або напруги, призначений для перетворення постійно згладженого струму або напруги в змінну трифазну.
АМ — трифазний АД з КЗ ротором.
У цій схемі випрямляч В може працювати у двох режимах:
1.керованому
2.некерованому
При цьому в першому випадку І виконує функції зміни тільки вихідної частоти ПЧ, а амплітуду вихідної напруги регулює керований випрямляч.
Варіант КВ має незаперечну перевагу, що полягає в суттєвому спрощенні системи управління, незважаючи на наявність БКВ. При цьому вся система значно здешевлюється.
У разі варіанта з НВ значно поліпшується сумісність усієї системи з електричною мережею. Однак при цьому схема управління істотно ускладнюється і відповідно вся система стає значно дорожче.
3.2.1 Автономні інвертори (АІ)
За ступенем керованості АІ діляться на:
— АІ з почерговою комутацією.
— АІ з індивідуальною комутацією.
Схемна різниця цих двох інверторів полягає в тому, що в АІ з почергової комутацією всі силові ключі є робочими. В АІ з індівідулаьною комутацією на кожен робочий силовий ключ припадає як мінімум по одному допоміжному силовому ключу. Другий варіант як правило більш функціональний, але при цьому значно дорожчий і менш надійний. В даний час практично всі АІ відносяться до АІ з почергової комутацією.
Розглянемо принцип дії АІ з почергової комутацією на прикладі однофазного АІ у якого запирання силових ключів здійснюється за допомогою комутуючого конденсатора.
Рис. 3.2 Однофазний АІ з комутуючим конденсатором
VS1, VS2 — робочі тиристори.
Ск — комутуючий конденсатор.
Нехай в момент часу t = 0 відкритий VS2, а VS1 закритий; вхідна напруга прикладена до, через проміжок часу, якій дорівнює періоду комутації VS2 подається отпирающий імпульс на VS1. При цьому вхідна напруга прикладається до, а через відкрите коло VS1,, до VS2 прикладається зворотна напруга з Ск в результаті чого VS2 закривається і т.д. Період комутації — тривалість відкриття ключа.
За формою вихідної напруги і струму АІ ділиться на:
— АІC — автономний інвертор струму
— АІН — автономний інвертор напруги
У АІС форма вихідної напруги залежить, як від послідовності і тривалості комутації силових ключів так і від характеру навантаження, а форма вихідного струму залежить, тільки від послідовності і тривалості комутації силових ключів.
У АІН форма вихідного струму залежить, як від послідовності і тривалості комутації силових ключів так і від характеру навантажень, а форма вихідної напруги залежить, тільки від послідовності і тривалості комутації силових ключів.
Зовнішня відмінність АІС від АІН: АІС має вхідний L — фільтр, а вихідний L або LC фільтр. Крім того, якщо в схемі інвертора використовуються не повністю а у АІН по одному комутуючих конденсатору на кожен силовий ключ.
Розглянемо роботу однофазного АІС.
У перший момент часу в відкритому стані перебувають два навхрест лежачих силових ключа — перший з анодної, другий з катодного групи. У момент відмикання двох інших силових ключів перші два замикаються і т.д. При цьому якщо відкриті ключі VS3 і VS2 відбувається заряд конденсатора в прямому напрямку, при відкритих ключах VS1 і VS4 відбувається перезаряд конденсатора в протилежному напрямку.
Рис. 3.3 Схема однофазного АІС
VS1, VS3 — силові ключі анодної групи
VS2, VS4 — силові ключі катодної групи
Ск — комутуючий конденсатор
L — вхідний фільтр
В момент часу t = 0 подається відмикаючій імпульс на VS1 і VS4, конденсатор Ск в цей момент був попередньо заряджений, і при відмиканні VS1 і VS4 розряжається на VS3 і VS2 в напрямку негативної полярності, тим самим закриває VS3 і VS2, в наступний проміжок часу, якій дорівнює періоду комутації VS1 і VS4, струм через опір навантаження буде протікати у позитивному напрямку. По закінченню проміжку часу відбувається перезаряд конденсатора в протилежний напрямок. У цей момент подається відмикаючій імпульс на VS3 і VS2, конденсатор розряджається в напрямку негативної полярності, замикає VS1 і VS4, струм протікає через VS4, Zн, відкриває VS2 і буде мати негативний напрямок.