Структура частотного преобразователя
Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят из следующих основных частей: звена постоянного тока (неуправляемого выпрямителя), силового импульсного инвертора и системы управления.
Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в напряжение постоянного тока.
Силовой трехфазный импульсный инвертор состоит из шести транзисторных ключей. Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному выводам выпрямителя. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение нужной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя.
В выходных каскадах инвертора в качестве ключей используются силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями.
3 Принцип работы преобразователя частоты
Для того чтобы понять принцип работы частотного регулируемого преобразователя (ЧРП) рассмотрим его функциональную схему [12].
Преобразователь частоты питается от сети переменного тока через выпрямитель. Выпрямленное напряжение заряжает емкостной фильтр и формирует звено постоянного тока, к которому подключен трехфазный инвертор напряжения. Для простоты заменим выпрямитель и емкостной фильтр источником постоянного напряжения (рисунок 2).
|
|
|
Рисунок 2 – Функциональная схема инвертора напряжения с подключенным двигателем
Инвертор имеет шесть ключей, в трех стойках, подключенных к трем фазам двигателя. Ключи в стойке делятся на верхний и нижний. Верхний ключ при замыкании подключает фазу к положительной шине звена постоянного тока, а нижний ключ к отрицательной.
Уравнение, соответствующее схеме упрощенной модели фазы (рисунок 2), получается следующим [12]:
(1)
Преобразуем уравнение, чтобы получить передаточную функцию звена:
(2)
(3)
(4)
где 
– постоянная времени фазы двигателя.
Рисунок 3 – Упрощенная электрическая схема фазы двигателя
|
|
|
Получено апериодическое или инерционное звено, которое является самым простейшим фильтрующим звеном. Если частота переключений силовых транзисторов в инверторе будет существенно больше частоты среза фазы двигателя, то фаза будет эффективно фильтровать прикладываемое к ней напряжение в получаемый в фазе ток, как показано на рисунке 4.
Рисунок 4 – Фильтрация тока в фазе при ключевой работе инвертора в режиме широтно-импульсной модуляции
Интервал времени нахождения ключа в проводящем состоянии по отношению к периоду широтно-импульсной модуляции называют скважностью 
. Если скважность ключа в каждой фазе менять по синусоидальному закону, то так же будет меняться и среднее значение напряжения фазы на периоде (рисунок 5).
1 – среднее напряжение за период ШИМ;
2 – интервал проводимости верхнего ключа фазы;
3 – интервал проводимости нижнего ключа фазы.
Рисунок 5 – Изменение напряжения фазы при изменении скважности
Применение инверторов с широтно-импульсной модуляцией напряжения позволяет достигать КПД преобразователя частоты более 95%.
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 52; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!