2.2 Назначение и применение тпч
Тиристорный преобразователь частоты (ТПЧ) предназначен для плавного пуска и непрерывного регулирования частоты вращения синхронного электродвигателя, обеспечивающего привод таких агрегатов, как компрессор, вентилятор (дымосос), насос, шаровая мельница и т.п.
При этом двигатель должен иметь щеточное возбуждение от статического тиристорного возбудителя.
Применение ТПЧ позволяет:
осуществлять плавный частотный пуск ненагруженного или нагруженного двигателя с ограничением пускового тока до уровня, не превышающего номинального значения;
вести плавное регулирование частоты вращения двигателя в диапазоне 10…105% от номинального значения либо по внешнему заданию, либо по сигналу от собственного регулятора, обеспечивающего поддержание регулируемого параметра (давления, расхода, момента) в соответствии с уставкой;
2.3 Устройство и принцип работы
АИ в основном подразделяются на 3 группы:
АИН (автономные инверторы напряжения);
АИТ (автономные инверторы тока);
Автономные резонансные инверторы.
Тип инвертора обычно определяется видом источника питания либо фильтра.
АИН АИТ РАИ
Рисунок 5- Устройство автономного инвертора
Для АИН форма выходного напряжения не зависит от величины тока нагрузки и носит прямоугольный характер. Для АИТ форма тока является прямоугольной и не зависит от величины выходного напряжения.
Для формирования выходного напряжения и тока нагрузки близких по форме к синусоидальному виду применяют резонансные инверторы (РАИ).
В промышленно выпускаемых преобразователях частоты с АИ как правило используют LC-фильтр.
АИТ применяются для ЭП АД большой мощности, работающих в основном в режиме задания с большими перегрузками (частый пуск, реверс, торможение). АИН выпускаются в виде тиристорных и транзисторных схем и, как правило, применяются в ЭП работающих в режиме стабилизации выходной переменной. РАИ выпускаются для ЭП АД средней мощности.
По количеству формируемых фаз АИ делятся на:
однофазные;
трехфазные;
многофазные.
В звисимости от способа питания нагрузки трехфазные и многофазные АИ можно рассматривать как состоящие из требуемого количества однофазных, либо АИ, выполненные по совмещенной мостовой схеме. Упрощенные схемы данных АИ представлены на рисунках 2, 3 соответстветственно.
Для трехфазных АИ возможны два способа включения нагрузки: по схеме треугольник и по схеме звезда, что определяет напряжение питания АИ и напряжение питания нагрузки.
В зависимости от алгоритма переключения силовых ключей Рассматривают два возможных закона формирования Uвых:
закон управления 180;
закон управления 120.
Рисунок 6 – Схема многофазного АИ на базе однофазных АИ.
Рисунок 7 – Совмещенная многофазная мостовая схема АИ.
Для АИ в качестве вентилей можно использовать силовые транзисторы или тиристоры. В случае применения тиристоров необходимо применение коммутирующих устройств.
Существует три возможных способа формирования выходного напряжения АИ:
амплитудный;
регулирование на основной частоте;
регулирование на несущей частоте.
Для последнего способа рассматривают два возможных варианта модуляции выходного напряжения:
модуляция с линейным распределением;
модуляция по синусоидальному закону (длительность импульсов несущей частоты на длительности полупериода основной частоты изменяется по синусоидальному закону).
При амплитудном методе регулирования выходного напряжения применяют УВ, либо ШИП в качестве источника питания АИ. Упрощенная структура такого преобразователя представлена на рисунке 8
Рисунок 8 - Упрощенная структура преобразователя
Регулирование выходного напряжения на основной частоте применяется в ЭП малой мощности (до 600 Вт). Принцип регулирования поясняется диаграммой напряжения, представлена на рисунке 9
Рисунок 9 - Диаграмма напряжения
(Регулирование выходного напряжения на основной частоте).
Рисунок 10 - Диаграмма напряжения
(Регулирование выходного напряжения на несущей частоте).
Регулирование выходного напряжения на несущей частоте применяется в ЭП средней мощности (до 100 кВт). Принцип регулирования поясняется диаграммами напряжения, представленными на рисунке 10
По способу коммутации тиристоров силовой части АИ делятся на:
АИ с фазной коммутацией;
АИ с по фазной коммутацией;
АИ с групповой коммутацией;
АИ с индивидуальной коммутацией.