Рекуперативные преобразователи частоты со звеном постоянного тока для трехфазных асинхронных двигателей, страница 2

3)  форма кривой переменного тока, потребляемого из питающей сети;

4)  внешняя (нагрузочная) характеристика  преобразователя;

5)  КПД.

Преобразователи частоты выполняются с фиксированным соотношением частот входного и выходного напряжений и с переменным их соотношением или с регулируемой частотой. Преобразователи с регулируемой частотой нашли широкое применение в области электропривода для регулирования скорости асинхронных двигателей.

Структурная схема преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока приведена на рисунке 2. Переменное напряжение U₁ с частотой f₁ поступает на вход выпрямителя В. Выпрямленное напряжение сглаживается фильтром Ф и поступает на вход автономного инвертора АИ, имеющего выходное напряжение U₂ с частотой f₂. В преобразователях данного типа частота выходного напряжения не зависит от частоты питающей сети и может быть как больше, так  и меньше  этой  частоты [2].

Рисунок 2 - Структурная схема преобразователя частоты со звеном постоянного тока

Двойное преобразование энергии приводит к снижению к.п.д. и к некоторому ухудшению массогабаритных показателей по отношению к преобразователям с непосредственной связью.

Для формирования синусоидального переменного напряжения используются автономные инверторы напряжения и автономные инверторы тока [3].

Инверторами тока называются автономные инверторы, которые связаны с источником питания через сглаживающий реактор, обеспечивающий неизменный ток. Рекуперация энергии в сеть осуществляется при изменении полярности напряжения, подключаемого  к нагрузке. В качестве вентилей в инверторах тока используют однооперационные тиристоры. Для коммутации тиристоров параллельно нагрузке обычно подключается коммутирующий конденсатор. По способу подключения конденсатора к нагрузке такие инверторы называются также параллельными [4]. Особенностью схемы является мягкая внешняя характеристика.

Рисунок 3 – Преобразователь частоты с АИТ

Главным достоинством тиристорных преобразователей частоты, как и в схеме с непосредственной связью, является способность работать с большими токами и напряжениями, выдерживая при этом продолжительную нагрузку и импульсные воздействия [3].

Инверторами напряжения называются автономные преобразователи, в которых переменное напряжение на нагрузке образуется в результате ее периодического подключения с помощью ключей к источнику постоянного напряжения, причем с помощью ключей обеспечивается чередующаяся полярность импульсов напряжения на нагрузке [4].

При переходе двигателя в режим торможения постоянная составляющая тока на входе инвертора меняет направление на обратное по сравнению с двигательным режимом, что вызывает дополнительный заряд конденсатора на выходе выпрямителя и увеличение напряжения на нем [1]. Если используется активный выпрямитель, то при этом происходит рекуперация энергии в сеть. Особенностью схемы является жесткая внешняя характеристика.

Рисунок 4 – Преобразователь частоты с АИН

Инверторы напряжения выполняются на полностью управляемых приборах (транзисторах, двухоперационных тиристорах, однооперационных тиристорах, снабженных цепями коммутации) [4].

До недавнего прошлого преобразователи частоты на тиристорах GTO составляли основную долю и в низковольтном частотно регулируемом приводе. Но с появлением IGBT транзисторов произошел «естественный отбор» и сегодня преобразователи на их базе общепризнанные лидеры в области низковольтного частотно регулируемого привода.

Биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT отличают от тиристоров полная управляемость,  простая неэнергоемкая система управления, самая высокая рабочая частота

Вследствие этого преобразователи частоты на IGBT позволяют расширить диапазон управления скорости вращения двигателя, повысить быстродействие привода в целом.