Если вместо электродвигателя М применить трехфазный трансформатор, вторичная обмотка которого включена в сеть переменного тока, и блок управления синхронизировать с напряжением сети, то энергия постоянного тока источника Еп через инвертор будет передаваться в сеть переменного тока. Обычно в качестве источника Еп используется электродвигатель постоянного тока. В нормальном режиме работы электродвигатель (ЭД) получает электроэнергию от управляемого выпрямителя. При отключении электродвигателя в режиме торможения он работает как генератор, отдавая запасенную кинетическую энергию в сеть. Такой режим работы ЭД называется режимом инвертирования или режимом рекуперативного торможения. В режиме инвертирования угол управления тиристоров изменяется ровно на 180º по отношению к углу управления выпрямителя при нормальном режиме работы электродвигателя. Следовательно, для отключения и последующего торможения электродвигателя достаточно перевести управляемый выпрямитель в режим инвертора. Такой способ рекуперативного торможения применяется в городском электротранспорте и на электрифицированных железных дорогах. Например, когда электропоезд катится под уклон, его тяговые двигатели, работая как генераторы, отдают электроэнергию в контактную сеть. Величина тормозного момента при этом регулируется током возбуждения ЭД.
Частотный преобразователь состоит из последовательно включенных выпрямителя и инвертора с независимой от сети системой управления. На рис. 8.13 приведена структурная схема частотного преобразователя.
Рис. 8.13. Структурная схема частотного преобразователя
В инверторе в качестве ключей 1, 2, 3, 4 применены запираемые тиристоры или IGBT. На схеме изображен однофазный инвертор, но бывают и трехфазные, как показано на рис. 8.13.
Принцип работы частотного преобразователя следующий.
От системы управления ключи циклически замыкаются парами сначала 1 и 2, а затем 3 и 4. В результате ток в первичной обмотке трансформатора периодически изменяет направление и, следовательно, напряжение на его вторичной обмотке будет переменным. Для формирования переменного напряжения заданной частоты в системе управления ключами применен способ широтно-импульсной модуляции (ШИМ), принцип действия которого поясняется на рис. 8.14.
В блоке управления ключами имеется высокочастотный
генератор тактовой частоты, который вырабатывает импульсы с периодом следования
Т. В течение времени Т ключи попарно находятся в открытом состоянии,
т. е. проводящее состояния ключей за один период равно tи. Отношение
tи
Т = kз называется
коэффициентом заполнения тактовой последовательности. Значение среднего напряжения
на выходе инвертора прямо пропорционально коэффициенту заполнения Uср =
kз Uп.
Рис. 8.14. Способ широтно-импульсной модуляции ключей частотного преобразователя
Для определенного закона изменения коэффициента kз среднее выходное напряжение изменяется в виде полупериода синусоиды. Положительный полупериод синусоиды формируют ключи 1 и 2, отрицательный – 3 и 4. В итоге можно изменять частоту переменного напряжения. Дискретность изменения формы выходного напряжения на один такт частоты незначительная, поскольку частота тактовых импульсов генератора достигает 30 кГц (300 импульсов за полпериода промышленной частоты). За счет индуктивности трансформатора или электродвигателя ток в нагрузке имеет непрерывную синусоидальную форму. Типовые частотные преобразователи могут плавно изменять частоту выходного напряжения в пределах 5–55 Гц.
Если требуется кроме частоты изменять еще и амплитуду напряжения, то применяют управляемый выпрямитель вместо неуправляемого (рис. 8.13).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.