Одним из самых распространенных типов частотных преобразователей является двуступенчатое устройство, основу которого составляет выпрямитель напряжения трехфазной сети и автономного инвертора напряжения. Последний применяется для преобразования выпрямленного напряжения в переменное трехфазное с изменяемой частотой и амплитудой.
Такие преобразователи применяются во многих типах электроустановок несмотря на то, что преобразование двухэтапного типа приводит к снижению коэффициента полезного действия всего устройства. Емкость, подключенная параллельно является обязательным звеном во входной части автономного инвертора напряжения, которая подключается параллельно. Вместе с тем следует помнить, что работа АИТ основывается на подсоединенной индуктивности.
Отсюда следует вывод, что в результате подключений емкости через полупроводниковые ключи к зажимам АИН, образуются кривые напряжения. Использование неуправляемого выпрямителя может привести к получению больших выходных значений, а регулирование способно осуществляться способом ШИМ - широтноимпульсной модуляции.
Применение на практике способа двуполярной ШИМ, следует рассматривать как отдельный случай ШИР, где отношение разнополярной величины импульсов в каждой полуволне напряжения изменяется на выходе таким образом, чтобы усредненная величина каждой пары периода частоты ШИМ равнялась моментальному значению гармоники выходного напряжения, непосредственно в середине усреднения интервала.
Когда происходит процесс формирования выходного напряжения трехфазного автономного инвертора, в любой выбранный момент любая фаза нагрузки подключается поочередно к каждому из полюсов входного напряжения.
Отсюда можно сделать вывод, что при подключении фазы к полюсу, имеется возможность одной из трех различных комбинаций оставшихся фаз:
обе подключены к тому же полюсу;
две фазы подключены к другому полюсу;
первая фаза подключена к одному полюсу, а другая подключена к другому.
Соответственно, мгновенное напряжение каждой фазы устройства способно принимать величины, которые определяются пятью уровнями.
Частота ШИМ дает частоту наивысших гармонических составляющих на выходном напряжении. Из-за того, что в автономных инверторах применяются современные транзисторы, относящиеся к типу IGBT, данную частоту можно поднять до 4 кГц без потери КПД. Следовательно, токи активно-индуктивной нагрузки становятся практически синусоидальными, даже не смотря на то, что амплитуды высших гармоник имеют очень высокий уровень.
Теперь рассмотрим кривую фазы напряжения на выходе АИН с ШИМ.
Электропривод с частотным регулированием в тормозном режиме работает в характере динамического торможения, в это время постоянный ток инвертора питает обмотки статора. Тогда, когда данный метод становится неэффективным, вместо него может быть применен метод генераторного торможения. Полученная от данного торможения энергия передается в сеть постоянного тока через инвертор, так как не существует других методов перенаправления энергии в сеть посредством неуправляемого выпрямителя. Таким образом, чтобы уменьшить напряжение энергию несколько снижают, подключая частотный преобразователь через регулятор транзисторного блока, а следом, через специально встраиваемый тормозной резистор.
Подводя итог всему вышесказанному можно сделать вывод о том, что самая оптимальная структура по энергетическим и регулировочным характеристикам должна строиться на основе частотного преобразователя с промежуточным звеном, которое имеет постоянный ток. Промежуточное звено строится на АИН с транзисторной основой IGTB с индуктивно-емкостным фильтром и ШИМ.
К достоинствам данного привода можно отнести: прекрасный КПД до 0,98, высокую надежность, большой диапазон регулировочных установок от тридцати до ста и более, а также компактность.
|