5 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ.
КЛАССИФИКАЦИЯ, ОТЛИЧИЯ, ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА

Преобразователь частоты - силовой электронный прибор, который преобразует энергию переменного тока фиксированного напряжения и частоты в энергию с переменным напряжением и частотой [4].
Различают преобразователи частоты: с промежуточным звеном постоянного тока, с непосредственной связью питающей сети и цепи нагрузки (циклоконверторы), с промежуточным звеном переменного тока (циклоинверторы) [6]. На рис. 7 представлена схема классификации преобразователей частоты.

Для управления скоростью асинхронного короткозамкнутого электродвигателя широкое распространение получили преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Переменное напряжение питающей сети выпрямляется с помощью управляемого выпрямителя, фильтруется и подается на инвертор. Функции регулирования частоты выходного напряжения осуществляет инвертор, а напряжения - выпрямитель. Иногда обе функции осуществляет инвертор, а выпрямитель выполняется неуправляемым. Преобразователи с промежуточным звеном постоянного тока позволяют регулировать выходную частоту с помощью системы управления инвертора в широком диапазоне как вверх, так и вниз от частоты питающей сети.

Рис. 7 Классификация преобразователей частоты

ПЧ    - преобразователь частоты;
ПЧ ИТ    - преобразователь частоты источник тока;
ПЧ ИН    - преобразователь частоты источник напряжения;
ПЧ АИМ    - преобразователь частоты с амплитудно-импульсной модуляцией;
ПЧ ШИМ    - преобразователь частоты с широтно-импульсной модуляцией

Недостатком преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока является двойное преобразование энергии, что приводит к уменьшению КПД. Однако такой тип преобразователя частоты и схема управления им проще, чем преобразователя с непосредственной связью.
Преобразователь частоты Источник Тока (ПЧ ИТ) - имеет промежуточное звено постоянного тока, выход которого представляет собой управляемые импульсы тока, переменной частоты, которые подаются на различные фазы трехфазной системы. Этот преобразователь имеет большой импеданс и работает, как источник тока для двигателя [2].
Преобразователь частоты Источник Напряжения (ПЧ ИН) - имеет промежуточное звено постоянного напряжения, на выходе которого пульсирующее напряжение или последовательность импульсов напряжения.
Ниже сравниваются два типа преобразователей частоты: преобразователь частоты источник напряжения и преобразователь частоты источник тока.

Преобразователь частоты типа ИН (Источник напряжения)
Схема

Выходной импеданс: Маленький (источник напряжения)
Регенерация энергии    Требуется дополнительная цепь
Сглаживающий элемент    Конденсатор

Частотный преобразователь типа ИТ (Источник тока)
Схема

Выходной импеданс: большой (источник тока)
Регенерация энергии: дополнительная цепь не требуется
Сглаживающий элемент: реактор

Преобразователь частоты источник напряжения в свою очередь подразделяется на два типа. Первый - ПЧ АИМ с амплитудной импульсной модуляцией (АИМ) и второй - ПЧ ШИМ с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).
Амплитудная импульсная модуляция - это метод управления, при котором изменение амплитуды импульса напряжения (высоты импульса) на входе выпрямителя синхронно приводит к изменению частоты на выходе из инвертора.
Объяснение этого принципа представлено на рис. 8.


Рис. 8 Амплитудная импульсная модуляция

Выходная форма напряжения - прямоугольная, содержащая большое количество гармоник низких степеней, включая 5-ю и 7-ю гармоники, что приводит к пульсации момента двигателя [2].
Широтно-импульсная модуляция - это метод управления, при котором амплитуда напряжения (высота импульса) остается постоянной на выходе выпрямителя, а на выходе инвертора ширина импульсов напряжения и их количество на полупериод регулируется.

Источник: ВРД 39-1.10-052-2001

Другие публикации:
Обзор элементной базы частотных преобразователей