Повышение технических характеристик электрической передачи переменного тока, страница 7

     Необходимость согласованности преобразователей с обору­дованием, для которого они предназначены, требует выпуска преобразователей с различной степенью защиты и различных исполнений для разных климатических условий. С этим связано и частое стремление встроить преобразователь в единую с основным оборудованием конструкцию. Это приводит к большому числу конструктив­ных вариантов даже при одинаковых или похожих схемных решениях.

     Конструктивное разнообразие и низкий уровень унификации силовых полупроводниковых преобразователей имеют следстви­ем высокую трудоемкость их производства и требуют широкой номенклатуры материалов. Конструкции управляющих цепей, выполняются на печатных платах.

1.2. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

     ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

     Силовые полупроводниковые преобразователи можно систе­матизировать по различным критериям. Чаще всего такая систематизация проводится в соответствии с принципиальными особенностями схемы и функциональным назначением; с об­ластью применения; с мощностью; с особенностями конструк­ции; со способом охлаждения.

     Систематизация преобразователей в соответствии с принци­пиальными особенностями схемы связана с их функциональным назначением, как это схематически показано на рис. 1.2.1. Стрелка а показывает преобразование переменного тока (или напряже­ния) в постоянный (выпрямители), стрелка bсоответствует преобразованию постоянного тока в постоянный ток с другими параметрами, чаще всего регулируемыми (импульсные преобра­зователи постоянного тока), стрелка с означает преобразование постоянного тока в переменный (инверторы), а стрелка d — пре­образование переменного тока в переменный с другими параметрами (преобразователи переменного тока с фазовым или импульсным управлением). На рис. 1.2.1. показаны только основные типы прямого преобразования. Чаще встречаются различные комбинированные способы преобразования, напри­мер преобразование переменного тока в постоянный, а затем снова в переменный с постоянными или регулируемыми частотой и напряжением.

     На рис. 1.2.2. показана обзорная классификация важнейших типов преобразователей в соответст­вии со схемными особенностями и функциональным назначе­нием.

Наглядное изображение четырех основных видов преобразования электроэнергии при помощи силовых полупроводниковых преобразователей

рис. 1.2.1.

С учетом области применения преобразователи можно систематизировать по следующим группам:

-  для промышленных электроприводов;

- тяговых электроприводов;

- агрегатов бесперебойного и резервного питания;

- гальванотехники и электрохимии;

- индукционного нагрева печей;

- устройств коммутации переменного и постоянного тока сварки;

- возбуждения синхронных машин;

- питания электромагнитов;

- зарядки аккумуляторных батарей;

- электростатических установок;

- катодной защиты металлических конструкций;

- линий электропередачи высокого сверхвысокого   напряжения;  

- компенсации реактивной энергии.

     Эта классификация не является исчерпывающей и полной. Применение полупроводниковых преобразователей распростра­няется на новые области человеческой деятельности. Преобразо­ватели не только вытесняют изготовленное ранее и эксплуати­руемое до настоящего времени оборудование, но и позволяют осуществлять новые технические решения, которые вообще не были возможны при использовании классических электротехни­ческих аппаратов и устройств.

Классификация основных видов преобразователей

рис.1.2.2.

     Систематизация преобразователей в соответствии с мощ­ностью  не  имеет  в  литературе  единых,   нормализованных критериев и используется редко. В обычной практике и с учетом специфических  особенностей  преобразователей  в  отдельных диапазонах мощностей можно разделить силовые преобразова­тели на следующие группы:

- малой мощности—до 10 кВт;

- средней мощности — от 10 до 250 кВт;

- большой мощности — от 250 кВт до 1 МВт;

- сверхбольшой мощности — более 1 МВт.

     Преобразователи  малой  мощности  до   10 кВт  имеют  в большинстве случаев компактное или встроенное исполнение и специальное целевое назначение. Серийность их изготовления относительно велика. Если они не имеют встроенного исполне­ния, то, как правило, имеют высокую степень защиты, а иногда масляное охлаждение. В последнее время в качестве основных элементов силовых цепей в них используются силовые транзис­торы.

     Преобразователи средней мощности от 10 до 250 кВт являются наиболее распространенными. Они выполняются конструктивно в виде шкафа, в последнее время с использовани­ем унифицированных блоков и узлов. В них применяются тиристоры и диоды со штыревым корпусом и интегральные силовые полупроводниковые модули с номинальным током до 160—250 А. Они обычно имеют собственное естественное или принудительное воздушное охлаждение и относительно низкую степень защиты. Шкафы имеют обычно стандартизованные размеры, чтобы обеспечить возможность их установки в общий щит с односторонним доступом. Обычно их выпускают в различном исполнении по мощности в виде стандартных преобразовательных установок со стандартными цепями управ­ления и специально не приспосабливают к устройствам, которые они питают. Шкафы устанавливают в обычных помещениях с нормальными климатическими условиями. Пита­емые от них устройства могут находиться на расстоянии десятков и даже сотен метров, причем часто используются дистанционные управление и контроль.

     Преобразователи большой мощности от 250 кВт до 1 МВт также относятся к изделиям силовой электроники. Конструктив­но они выполняются в виде шкафов. В них используются таблеточные тиристоры и диоды, часто с водяным охлаждени­ем. Они обычно имеют специальное назначение, например: преобразователи для тяговых электродвигателей, для прокат­ных станов, для возбуждения синхронных машин, для транспор­теров, для насосов, для индукционного нагрева и т. п. Они все чаще поставляются совместно с тем технологическим оборудо­ванием, для питания которого предназначены. Сложные техно­логические регуляторы обычно размещают в специальном шкафу информационной электроники. В последнее время такие преобразователи снабжаются микропроцессорным управлением или же управляются от той же управляющей ЭВМ, что и вся технологическая линия или весь производственный процесс.