Условия применения статических преобразователей частоты

Параметры электропри­вода	НПЧ	ПЧ с АИН	ПЧ с АИТ
Мощность двигателя:
100 кВт и менее	-	+	-
0,1—1 МВт	+	+	+
1,0 МВт и более	+	-	+
Частота на выходе ПЧ:
< 50 Гц	+	+	+
=50—100 Гц	-	+	+
> 100 Гц		+
Диапазон регулирования:
D < 10:1	+	+	+
D = 10:1—100:1	+	+	-
D > 100:1	-	+	-
Режим генераторного торможения	+	-	+
Многодвигательный электропривод	-	+	-

2. Пример реализации частотно­-регулируемого электропривода с использованием преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения

Электрическая функциональная схема ЭП с серийным ПЧ приведена на рис. 14.

В ПЧ применена наиболее распространенная для управления короткозамкнутым АД схема ПЧ с АИН и ШИМ напряжения на выходе, неуправляе­мым выпрямителем на входе силовой части схемы и микропроцессорным управлением.

При питании от сети 380 В наиболее рациональным является применение в инверторе полупроводниковых при­боров нового поколения — биполярных транзисторов с изолированным затвором IGBT.

Основные элементы, входящие в эту схему (рис. 14):

UZ— неуправляемый выпрямитель; L₀, С₀ — фильтр; RT — термистор, ограничивающий ток заряда конденсатора С₀; R₀ — разрядное сопротив­ление для конденсатора С₀; FU1, FU2, FU3 — пре­дохранители; R, С — цепь защиты (снаббер) от перенапряжений на транзисторах IGBT; RS — датчик тока для организации защиты (FA) от сквозных и недопустимых токов перегрузки через IGBT; VT— VD — трехфазный инвертор на IGBT с обратным диодным мостом.

Рис. 14. Функциональная электрическая схема асинхронного электропривода с преобразователем частоты

Основные блоки в системе управления:

• блок питания БП, состоящий из восьми гальва­нически развязанных источников постоянного на­пряжения;

• микроконтроллер AD;

• плата индикации DS с переключателем способа управления: местное или дистанционное;

• блок сопряжения ТВ для работы с внешними сигналами или командами;

• согласующие усилители UD — драйверы IGBT.

Электропривод работает следующим образом. При подаче напряжения 380 В на силовой вход ПЧ в звене постоянного тока происходит процесс заряда конденсатора фильтра С₀, который опреде­ляется значениями RT, С₀. Одновременно с этим в информационную часть схемы подается пи­тание (напряжения U₁—U₈). В процессе выдерж­ки времени на установление напряжений стабили­зированных источников питания U₁—U₄ аппарат­ная защита FA блокирует открывание ключей ин­вертора и происходит запуск программы управле­ния процессором по аппаратно формируемой ко­манде «Рестарт».

Выполняется инициализация. Производится за­пись начальных условий в ячейки ОЗУ процессора и определяется способ управления — местное или дистанционное. Если с датчиков тока фаз двигателя ТА_А , ТА_B ,TA_с , аппаратной защиты FA, напряже­ния сети U_c, а также от всех каналов вторичного источника питания поступает информация о нор­мальных параметрах, то ЭП готов к работе и на цифровой индикатор выводятся нули, светится све­тоизлучающий диод «Подача». В противном слу­чае загорается светоизлучающий диод «Авария» и на цифровом индикаторе появляется код срабаты­вания той или иной защиты.

Для управления двигателем процессор форми­рует систему трехфазных синусоидальных напря­жений, изменяемых по частоте и амплитуде, и пе­редает их в модулятор, в котором синусоидальные сигналы управления фазами — «стойками» инвер­тора, состоящими из последовательно включенных ключей IGBT, преобразуются в дискретные коман­ды включения и отключения транзисторов класси­ческим методом центрированной синусоидальной ШИМ. Несущая частота ШИМ составляет от 5 до 15 кГц. Одновременное замыкание двух ключей в «стойке» инвертора блокируется, для уче­та реального времени запирания транзисторов в процесс переключения вводится «мертвое» вре­мя, составляющее единицы микросекунд, в течение которого оба ключа разомкнуты.

Структура системы автоматического управления технологическим объектом, в которую включен данный ПЧ, может быть самой разнооб­разной — от разомкнутой системы до замкнутой обратными связями по нескольким сигналам. Алго­ритм управления также зависит от требований тех­нологического объекта. Структура и алгоритм мо­гут быть перепрограммированы.

Силовая часть ПЧ неизменна и пригодна для других способов управления координатами элек­тродвигателя с применением более совершенных микропроцессорных средств.