5.3. Перетворювачі частоти
В сучасних електроприводах з частотним регулюванням швидко-сті використовуються різні перетворювачі частоти (ПЧ). За принци-пом дії й будовою силової частини ПЧ поділяються на дві групи: з безпосереднім зв’язком навантаження з мережею живлення та ПЧ з проміжною ланкою постійного струму.
Перетворювач з безпосереднім зв’язком перетворює напругу у напругу частотою . При цьому . Силова частина ПЧ подібна до силового кола двокомплектного реверсивно-го тиристорного перетворювача постійного струму (рис.4.6). Змін-ний струм нижчої частоти створюється почерговим відкриттям ти-ристорних груп з частотою . Форма вихідної напруги на рис.5.7 відповідає частоті .
Рис.5.7. Форма вихідної напруги перетворювача частоти з безпосереднім зв’язком
Перевагами даного перетворювача є одноразове перетворення електричної енергії і, як наслідок – високий ККД (0,97...0,98), мож-ливість регулювати вихідну напругу і рекуперативний режим робо-ти. Недоліки: регулювання частоти вниз від частоти мережі, велике число тиристорів (по шість на кожну фазу) і низький коефіцієнт по-тужності (менше 0,8).
Використовують перетворювач із безпосереднім зв’язком тоді, коли є потреба регулювати плавно швидкість безредукторного при-вода, для якого номінальна швидкість складає 12-15 Гц (кульові млини тощо).
Перетворювачі частоти з ланкою постійного струму поєд-нують керований випрямляч змінної напруги у постійну КВ та автономний інвертор АІ, що перетворює постійну напругу у трифазну регульованої частоти напругу (рис.5.8). Між випрямлячем та інвертором вмикається LC-фільтр.
В якості КВ може бути будь-який перетворювач змінного струму у постійний, але, зазвичай, використовують трифазний мостовий п еретворювач як найбіль-ше економічний.
С Рис.5.8. Структурна схема перетворювача частоти з ланкою постійного струму
Перевагою перетворювачів частоти з ланкою постійного струму є регулювання частоти як вверх, так і вниз від частоти мережі та регулювання напруги з врахуванням характеру навантаження. Не-долік – подвійне перетворення електричної енергії, що знижує ККД. В перетворювачах частоти для живлення двигунів змінного струму можуть використовуватись як автономні інвертори напруги (АІН), так і автономні інвертори струму (АІС). В АІН система регулюван-ня забезпечує в результаті широтно-імпульсної модуляції на виході інвертора фазні напруги, близькі до синусоїдних, а в АІС – фазні струми в обмотках двигуна, близькі до синусоїдних. На рис.5.9 зображена схема, яка ілюструє перетворення постійної напруги у сту-
п Рис.5.9. Схема перетворювача частоти з ланкою постійного струму
Згідно з кодами табл.2 на рис.5.10 показані діаграми фазних нап-руг, максимальні значення яких зсунуті на 120 електричних граду-сів.
Таблиця 2
|
|
|
|
|
|
|
|
А | +2/3 | +1/3 | -1/3 | -2/3 | -1/3 | +1/3 | +2/3 |
В | -1/3 | +1/3 | +2/3 | +1/3 | -1/3 | -2/3 | -1/3 |
С | -1/3 | -2/3 | -1/3 | +1/3 | +2/3 | +1/3 | -1/3 |
135462 | 100011 | 110001 | 010101 | 011100 | 001110 | 101010 | 100011 |
Рис.5.10. Діаграми фазних напруг на виході перетворювача частоти
Маючи на виході інвертора ступінчасту форму напруги, потріб-но сформувати синусоїдну форму струму в обмотці статора. Це до-сягається тим, що мікропроцесор пофазно задає розрахункову фор-му струму, яка порівнюється з дійсним струмом, і їх різниця керує роботою широтно-імпульсного регулятора струму, що створює умовний „коридор”, в межах якого може змінюватись струм.
На рис.5.11 зображено розрахункову синусоїдну форму струму у фазі В, „коридор” і криву дійсного струму . В момент і струм починає наростати майже за експоненціальним законом. Коли він досягає точки , яка знаходи-ться на верхній границі „коридора”, різниця формує сигнал на вимкнення ключа 2. Напруга стане рівною нулю і струм із-за протидії ЕРС самоіндукції почне спадати. Коли струм спаде до нижньої границі „коридора” (точка ), тоді і фор-мується сигнал на включення ключа 2.
а б
Рис.5.11. Діаграми струму (а) і напруги (б) перетворювача частоти з
широтно-імпульсним керуванням
Так, шляхом включення – виключення ключа 2 буде формуватись крива струму на ділянці 600-1200. На ділянці 1200-1800 комутуватися вже буде ключ 3.
За такого процесу формування струму ширина імпульсів буде різною, тобто буде відбуватися широтно-імпульсне керування робо-тою ключів. Зазвичай, частота комутації знаходиться в межах 5…10кГц і вона буде тим більшою, чим менша стала часу обмоток статора.
- Основи електропривода
- Класифікація електроприводів. Механічні характеристики
- 1.1. Загальні положення
- 1.2. Класифікація електроприводів
- 1.3. Приведення моментів і сил опору, моментів інерції і
- 1.4. Механічні характеристики виробничих механізмів і
- 1.5. Усталені режими
- Часові та частотні характеристики електропривода
- 2.1. Рівняння руху електропривода
- 2.2. Час прискорення і сповільнення електропривода
- 2.3. Оптимальне передаточне число
- 2.4. Часові та частотні характеристики одномасової системи
- 2.5. Часові та частотні характеристики двомасової системи
- Регулювання швидкості двигунів постійного струму
- 3.1. Регулювання кутової швидкості двигунів постійного
- Струму незалежного збудження
- 3.2. Регулювання швидкості двигунів послідовного збудження
- 3.3. Гальмівні режими двигунів постійного струму
- 3.4 Часові характеристики двигунів постійного струму незалежного збудження
- 3.5. Частотні характеристики
- Перетворювачі напруги електроприводів постійного струму
- 4.1. Тиристорні керовані випрямлячі
- 4.2. Системи імпульсно-фазового керування
- 4.3. Імпульсні перетворювачі постійної напруги
- Регулювання кутової швидкості двигунів змінного струму
- 5.1. Механічні характеристики асинхронних двигунів
- 5.2. Регулювання швидкості асинхронних двигунів
- 5.3. Перетворювачі частоти
- 5.4. Регулювання швидкості синхронних двигунів
- Тики синхронного двигуна
- 5.5. Гальмівні режими двигунів змінного струму
- Методи розрахунку потужності електроприводів
- 6.1. Втрати енергії в електроприводах
- 6.2. Нагрівання і охолодження двигунів
- 6.3. Режими роботи і навантажувальні діаграми
- 6.4. Розрахунок потужності електродвигунів
- Системи керування електроприводами
- Релейно-контакторні системи керування електроприводами
- 7.1. Загальні положення
- 7.2. Структура релейно-контакторних систем керування
- 7.3. Принципові схеми ркск
- Дискретні логічні системи керування рухом електроприводів
- 8.1 Загальна характеристика длск
- 8.2. Методи синтезу длск
- 8.3. Математичний опис длск
- 8.4. Способи реалізації длск
- Система керування швидкістю електроприводів постійного струму з сумуючим підсилювачем
- 9.1. Загальні положення
- 9.2. Формування динамічних характеристик
- 9.3. Обмеження моменту електропривода
- Система керування електроприводом з підпорядкованим регулюванням
- 10.1. Структурна схема системи підпорядкованого
- Регулювання
- 10.2. Технічна реалізація системи з підпорядкованим регулюванням
- 10.3. Обмеження струму в системі підпорядкованого регулювання
- Системи керування швидкістю асинхронного електропривода
- 11.1. Регулювання швидкості напругою живлення
- 11.2. Плавний пуск асинхронних двигунів зміною напруги живлення
- 11.3. Система скалярного керування частотно-регульованого асинхронного електропривода
- 11.4. Системи векторного керування частотно-регульованого електропривода
- 11.5. Пряме керування моментом асинхронного двигуна
- Енергозберігаючий асинхронний електропривод
- 12.1. Загальні положення
- 12.2. Втрати електроенергії в усталених режимах
- 12.3. Оптимізація енергоспоживання в перехідних процесах
- 12.4. Економічна ефективність частотно-регульованого електропривода
- Частотне керування синхронними електроприводами
- 13.1. Стратегії керування
- 13.2. Вентильний двигун
- 13.3. Система автоматичного керування моменту сд зміною магнітного потоку ротора
- 13.4. Стратегії керування сд зі збудженням від постійних магнітів
- Адаптивні системи керування електроприводами
- 14.1. Загальні положення
- 14.2. Безпошукова адаптивна система керування з еталонною
- 14.3. Безпошукова адаптивна система керування зі спостережним пристроєм
- 14.4. Фаззі-керування електроприводами
- 14.5. Фаззі-керування гальмуванням візка мостового
- Слідкуючий електропривод
- 15.1. Загальна характеристика
- 15.2. Безперервні системи керування слідкуючим
- 15.3. Динамічні показники слідкуючого електропривода
- Цифрові системи керування електроприводами
- 16.1. Структура електропривода з цифровою системою
- Керування
- 16.2. Розрахункові моделі ацп і цап
- 16.3. Дискретні передавальні функції і структурні схеми
- 16.4. Синтез цифрового регулятора і його реалізація
- Список літератури
- Предметний покажчик
- Рецензія