3Аеп з ад зі статичними перетворювачами частоти (спч).

3.1Класифікація статичних перетворювачів частоти

В даний час СПЧ є найбільш широко застосовуваним і перспективним видом ПЧ в складі автоматизованого електроприводу з двигуном змінного струму.

  СПЧ класифікуються за такими ознаками:

1. За структурою перетворення енергії.

- СПЧ з безпосереднім перетворенням.

- СПЧ з ланкою постійного струму.

2. За видом інверторів підрозділяється на:

- ПЧ з інверторами, що керуються мережею. Силові ключі таких інверторів замикаються при подачі на анод негативної напівхвилі напруги живлення.

- ПЧ з автономним інвертором. Силові ключі таких інверторів замикаються або при розряді комутуючих конденсаторів, або за допомогою керуючих імпульсів.

- ПЧ з АІН (автономним інвертором напруги)

- ПЧ з АІС (автономним інвертором струму)

- ПЧ з АІ з почерговою комутацією (ПЧ з неповним керуванням напругою)

- ПЧ з АІ з індивідуальною комутацією (ПЧ з повним керуванням напругою)

3.2Перетворювач частоти з ланкою постійного струму

В даний час цей вид частотних перетворювачів є най розповсюдженим

Рис. 3.18 Структурна схема перетворювача частоти з ланкою постійного струму

де:

U₁ - трифазна змінна напруга з постійною амплітудою.

В - керований або некерований випрямляч, призначений для перетворення вхідної синусоїдальної напруги в вихідну постійну (пульсуючу) напругу.

Ф - фільтр струму або напруги, призначений для згладжування пульсації з виходу випрямляча.

І - автономний інвертор струму або напруги, призначений для перетворення постійно згладженого струму або напруги в змінну трифазну.

АМ - трифазний АД з КЗ ротором.

У цій схемі випрямляч В може працювати у двох режимах:

1.керованому

2.некерованому

При цьому в першому випадку І виконує функції зміни тільки вихідної частоти ПЧ, а амплітуду вихідної напруги регулює керований випрямляч.

Варіант КВ має незаперечну перевагу, що полягає в суттєвому спрощенні системи управління, незважаючи на наявність БКВ. При цьому вся система значно здешевлюється.

У разі варіанта з НВ значно поліпшується сумісність усієї системи з електричною мережею. Однак при цьому схема управління істотно ускладнюється і відповідно вся система стає значно дорожче.

3.2.1Автономні інвертори (аі)

За ступенем керованості АІ діляться на:

- АІ з почерговою комутацією.

- АІ з індивідуальною комутацією.

Схемна різниця цих двох інверторів полягає в тому, що в АІ з почергової комутацією всі силові ключі є робочими. В АІ з індівідулаьною комутацією на кожен робочий силовий ключ припадає як мінімум по одному допоміжному силовому ключу. Другий варіант як правило більш функціональний, але при цьому значно дорожчий і менш надійний. В даний час практично всі АІ відносяться до АІ з почергової комутацією.

Розглянемо принцип дії АІ з почергової комутацією на прикладі однофазного АІ у якого запирання силових ключів здійснюється за допомогою комутуючого конденсатора.

Рис. 3.19 Однофазний АІ з комутуючим конденсатором

VS1, VS2 - робочі тиристори.

Ск - комутуючий конденсатор.

Нехай в момент часу t = 0 відкритий VS2, а VS1 закритий; вхідна напруга прикладена до , через проміжок часу, якій дорівнює періоду комутації VS2 подається отпирающий імпульс на VS1. При цьому вхідна напруга прикладається до , а через відкрите коло VS1, , до VS2 прикладається зворотна напруга з Ск в результаті чого VS2 закривається і т.д. Період комутації - тривалість відкриття ключа.

За формою вихідної напруги і струму АІ ділиться на:

- АІC - автономний інвертор струму

- АІН - автономний інвертор напруги

У АІС форма вихідної напруги залежить, як від послідовності і тривалості комутації силових ключів так і від характеру навантаження, а форма вихідного струму залежить, тільки від послідовності і тривалості комутації силових ключів.

У АІН форма вихідного струму залежить, як від послідовності і тривалості комутації силових ключів так і від характеру навантажень, а форма вихідної напруги залежить, тільки від послідовності і тривалості комутації силових ключів.

Зовнішня відмінність АІС від АІН: АІС має вхідний L - фільтр, а вихідний L або LC фільтр. Крім того, якщо в схемі інвертора використовуються не повністю а у АІН по одному комутуючих конденсатору на кожен силовий ключ.

Розглянемо роботу однофазного АІС.

У перший момент часу в відкритому стані перебувають два навхрест лежачих силових ключа - перший з анодної, другий з катодного групи. У момент відмикання двох інших силових ключів перші два замикаються і т.д. При цьому якщо відкриті ключі VS3 і VS2 відбувається заряд конденсатора в прямому напрямку, при відкритих ключах VS1 і VS4 відбувається перезаряд конденсатора в протилежному напрямку.

Рис. 3.20 Схема однофазного АІС

VS1, VS3 - силові ключі анодної групи

VS2, VS4 - силові ключі катодної групи

Ск - комутуючий конденсатор

L - вхідний фільтр

В момент часу t = 0 подається відмикаючій імпульс на VS1 і VS4, конденсатор Ск в цей момент був попередньо заряджений, і при відмиканні VS1 і VS4 розряжається на VS3 і VS2 в напрямку негативної полярності, тим самим закриває VS3 і VS2, в наступний проміжок часу, якій дорівнює періоду комутації VS1 і VS4, струм через опір навантаження буде протікати у позитивному напрямку. По закінченню проміжку часу відбувається перезаряд конденсатора в протилежний напрямок. У цей момент подається відмикаючій імпульс на VS3 і VS2, конденсатор розряджається в напрямку негативної полярності, замикає VS1 і VS4, струм протікає через VS4, Zн, відкриває VS2 і буде мати негативний напрямок.