Значительно более высокими показателями обладают ПЧ на базе мощных полностью управляемых силовых ключей (IGST – тиристоры, IGBT-транзисторы).

18. Элементная база современных частотных преобразователей.

В настоящее время в АЭП в качестве электромеханических преобразователей наблюдается расширение области применения специальных короткозамкнутых АД с номинальной частотой питания 500-1000 Гц. При условии уменьшения индуктивности обмоток. Основная масса промышленных силовых преобразователей строятся по схеме трехфазного выпрямителя - трехфазного инвертора.

Требования к влиянию потребителя на питающую сеть регламентированы современными стандартами IEEE-519, МЭК-555 во входных цепях силовых преобразователей. Для повышения качества энергопотребления, увеличения коэффициента мощности, уменьшения установленной мощности, уменьшения затратной стоимости силовых преобразователей применяются выпрямители на полностью управляемых силовых ключах с системой стабилизации напряжения звена постоянного тока.

В настоящее время используемые во всех ЭП управляемые и неуправляемые вентили силового канала (диоды, тиристоры и транзисторы) имеют модульное исполнение с изолированными корпусами (беспотенциальные модули), что дает возможность их установки на общих неизолированных от земли охладителях. При этом эти модули имеют различную степень концентрации и различную топологию схемы. При этом обязательно встречно параллельно каждому управляющему силовому ключу включен обратный диод. Основными мировыми производителями таких модулей являются :

1. Semikron (Германия)

2. Toshiba (Япония)

При этом необходимо отметить, что вне зависимости от фирмы производителя все модули являются абсолютно взаимозаменяемыми независимо от фирмы и схемы ПЧ.

Отметим применение в приводах большой и средней мощности в выходном блоке, в схемах АЭП применение интегральных модулей Skiip.

Такой модуль наряду силовыми элементами включает в себя устройства измерения, датчики I, U, t и устройства управления драйверы, устройства защиты автоматические выключатели, чаще плавкий предохранитель.

В качестве формирователей управляющих сигналов применяют специализированные интегральные драйверы выпускаемые фирмами Toshiba и Mitzubishi. При этом модули skip комплектуются по 2 схемам :

1. слаботочная мостовая схема (до 300А)

2. схема «фаза» (до 1200 А)

Силовые фильтры.

Необходимо отметить что элементы силовых фильтров (связующее звено между выпрямителем и инвертером) занимает до 50% объема ПЧ и 40% его массы. При этом расчетная емкость С-фильтра на выходе звена полностью составляет 100 мк Ф/к Вт.

В основном применяют электролитические конденсаторы.

В качестве L -фильтров используют 2=х обмоточные дроссели, выполненные на литом сердечнике с немагнитным зазором.

Датчики U и I должны удовлетворять следующим требованиям:

1. точность

2. линейность выходной характеристики

3. высокое быстродействие

4. гальваническая развязка между входной и выходной цепью

Основной производитель: LEM (Швеция), TBELEM (в Твери совместное предприятие)

В качестве защиты аппаратов входных цепей ЭП большой мощности используются быстродействующие плавкие предохранители, реже автоматические выключатели, которые в основном производятся фирмами BOSS MAN и FERRUSI .

В качестве управляемых силовых ключей в настоящее время в основном применяют традиционный неуправляемый силовой ключ SCR, частично управляемый тиристор GTO, полностью управляемый тиристор IGСT, и высоковольтный полностью управляемый транзистор IGBT, реже применяется МOSFET (ниже разрешающая способность по U)

Характеристики современных мощных силовых ключей

с двухсторонним теплоотводом