Частотный преобразователь электронного типа с явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока

Наиболее широкое применение в современных частотно регулируемых модулях находят преобразователи с явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока (рис. 3.16).

Рис. 3.16.

В преобразователях этого класса используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в выпрямителе, фильтруется фильтром, сглаживается, а затем вновь преобразуется инвертором в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды. Двойное преобразование энергии приводит к снижению КПД и к некоторому ухудшению массо-габаритных показателей по отношению к преобразователям с непосредственной связью.

Для формирования синусоидального переменного напряжения используют автономный инвертор, который формирует электрическое напряжение заданной формы на обмотках электродвигателя (как правило, методом широтно-импульсной модуляции). В качестве электронных ключей в инверторах применяются запираемые тиристоры GTO и их усовершенствованные модификации GCT, IGCT, SGCT, и биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT.

Главным достоинством тиристорных преобразователей частоты, как и в схеме с непосредственной связью, является способность работать с большими токами и напряжениями, выдерживая при этом продолжительную нагрузку и импульсные воздействия. Они имеют более высокий КПД (до 98 %) по отношению к преобразователям на IGBT-транзисторах.

Таким образом, частотный преобразователь электронного типа с явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока – это устройство, состоящее из выпрямителя (моста постоянного тока), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный, и инвертора (преобразователя) (иногда с широтно-импульсным модулятором (ШИМ)), преобразующего постоянный ток в переменный требуемой частоты и амплитуды. Выходные тиристоры (GTO) или транзисторы (IGBT), работая в режиме электронных ключей, обеспечивают необходимый ток для питания электродвигателя. В основе управляющей части находится микропроцессор, который обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита).

Для улучшения формы выходного напряжения между преобразователем и двигателем иногда ставят дроссели, а для уменьшения электромагнитных помех — ЭMC-фильтры (фильтры электромагнитной совместимости в системе электропривода (СЭП) с преобразователем частоты).

Тем не менее, преобразователи частоты (ПЧ) являются нелинейной нагрузкой, создающей токи высших гармоник в питающей сети, что приводит к ухудшению качества электроэнергии.

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

Требования к электромагнитной совместимости для СЭП с регулируемой скоростью вращения содержатся в ГОСТ Р51524-99.

2. Требования к ЭМС в части ограничений на эмиссию гармонических составляющих тока содержатся в ГОСТ Р51317.3.2-99.

3. Требования к ЭМС в части ограничений на колебания напряжения и фликер изложены в ГОСТ Р51317.3.3-99.

4. Требования к ЭМС в части норм индустриальных радиопомех изложены в ГОСТ Р51318.11-99.