Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


”словные обозначени€ элементов в инверторах ѕ„

 
 

 

 

¬ насто€щее врем€ примен€ютс€ преобразователи частоты трех типов [5]:

- с непосредственной св€зью (Ќѕ„);

- с промежуточным звеном посто€нного тока с автономным инвертором напр€жени€ (ѕ„»Ќ);

- с промежуточным звеном посто€нного тока с автономным инвертором тока (ѕ„»“).

ѕреобразователь частоты с непосредственной св€зью. «десь преобразователь выполн€ет функции и выпр€мител€, и инвертора. ѕри питании трехфазного двигател€ Ќѕ„ содержит три реверсивных преобразовател€ посто€нного тока (рис.2.48), которые управл€ютс€ модулирующим напр€жением. „астота и амплитуда этого напр€жени€ определ€ют частоту fв и величину напр€жени€ Uв на выходе преобразовател€.

 

 

–ис.2.48. ѕринципиальна€ схема Ќѕ„

  достоинствам схемы рис.2.48 относ€тс€: во-первых, естественна€ коммутаци€ тока сетевым переменным напр€жением, за счет чего здесь могут использоватьс€ традиционные полууправл€емые тиристоры, и во-вторых реверсивность схемы. ќсновным недостатком такого ѕ„ €вл€етс€ то, что при частоте напр€жени€ сети 50 √ц максимальна€ частота его выходного напр€жени€ составл€ет 16 √ц, а при дальнейшем ее увеличении происходит ухудшение формы выходного напр€жени€. ≈сли вместо нулевой схемы выпр€млени€ применить мостовую, то максимальна€ частота увеличитс€ до 25 √ц.

ѕреобразователь частоты с промежуточным звеном посто€нного тока с автономным инвертором напр€жени€ (рис.2.51).

 

 

–ис.2.51.ѕринципиальна€ схема ѕ„»Ќ

ѕ„»Ќ состоит из нерегулируемого выпр€мител€ и автономного инвертора напр€жени€.јвтономный инвертор напр€жени€ (ј»Ќ) Ц это инвертор, форма напр€жени€ на выходе которого определ€етс€ только пор€дком переключени€ вентилей инвертора, а форма тока зависит от характера нагрузки. ƒл€ обеспечени€ возможности обмена реактивной энергией между нагрузкой и источником посто€нного напр€жени€ и замыкани€ высших гармонических составл€ющих параллельно входу ј»Ќ устанавливаетс€ конденсатор (—1, —2) большой емкости.

ѕринципиально в ј»Ќ могут быть использованы и тиристоры, и транзисторы. ќднако в последние годы примен€етс€, как правило, второй вариант, поэтому особенности ј»Ќ на тиристорах в данном случае не рассматриваютс€.

¬ данном случае показан инвертор напр€жени€, собраный на IGBT транзисторах, шунтированных обратными диодами, что позвол€ет току в нагрузке протекать со сдвигом фаз по отношению к напр€жению, и преобразует посто€нное напр€жение с выхода выпр€мител€ в переменное, модулированное по синусоидальному закону. “ак как здесь знаки напр€жени€ и тока выпр€мител€ не могут быть изменены, то такой преобразователь частоты, с точки зрени€ преобразовани€ мощности, принципиально €вл€етс€ нереверсивным.

¬ ј»Ќ осуществл€етс€ одновременна€ работа двух транзисторов в одной группе (анодной или катодной) и одного Ц в другой группе. ѕри этом продолжительность работы каждого транзистора составл€ет π. ѕусть в какой-то момент времени работают транзисторы V“1, V“2, V“6. “огда ток протекает по всем трем фазным обмоткам двигател€, причем половина выпр€мленного напр€жени€ Ud прикладываетс€ к фазе ј и к двум параллельно включенным фазам ¬ и —. ѕри запирании V“2 и включении V“5 ток в фазе ¬ не может мгновенно изменитьс€ и замыкаетс€ через диоды VD3 и VD4 через конденсатор, чем обеспечиваетс€ циркул€ци€ реактивной мощности между обмотками јƒ и конденсаторами —1 и —2. ѕосле включени€ транзистора V“6 ток будет протекать по параллельно включенным фазам ј и — и по фазе ¬ и так далее.  ривые линейного и фазного напр€жений приведены на рис.2.52. “ок при этом имеет форму, показанную на рис.2.53.

¬ыходна€ частота определ€етс€ частотой переключени€ вентилей инвертора.

–егулирование величины выходного напр€жени€ в современных ј»Ќ осуществл€етс€ путем использовани€ способа широтно-импульсной модул€ции (Ў»ћ).

ѕри этом возможно не только регулирование средней величины напр€жени€, но и корректировка его формы, как это показано на рис.2.53.

–егулиру€ скважность управл€ющих импульсов по синусоидальному закону, можно получить среднее напр€жение Un также измен€ющеес€ по синусоидальному закону.

’арактерные свойства ј»Ќ:

- широкий диапазон выходной частоты Ц от 0 до 1000 √ц;

- в современных ј»Ќ и величина, и частота выходного напр€жени€ определ€ютс€ инвертором, что, с одной стороны, позвол€ет упростить выпр€митель (применить неуправл€емый), а с другой стороны, усложн€ет схему импульсного управлени€ инвертором;

- однозначна€ зависимость выходного напр€жени€ от входного и независимость его от изменени€ нагрузки и коэффициента мощности, что позвол€ет ј»Ќ работать в разомкнутых системах электропривода;

- форма тока на нагрузке близка к синусоиде;

- напр€жение пр€моугольное (при использовании широтно-импульсной модул€ции форма кривой напр€жени€ может быть приближена к синусоидальной);

- так как выпр€митель €вл€етс€ неуправл€емым невелико его отрицательное вли€ние на сеть;

- при работе на активно-индуктивную нагрузку (јƒ) ј»Ќ приближаетс€ по своим свойствам к идеальному, то есть отсутствуют броски тока при изменении пол€рности напр€жени€.

 

 

 

–ис.2.52.  ривые линейного и фазного напр€жений ј»Ќ

 

 

–ис.2.53.  ривые тока и напр€жени€ на выходе ј»Ќ при

широтно-импульсной модул€ции

 

Ќедостатки ј»Ќ:

- больша€ масса и габариты конденсаторов фильтра.

Ќеобходимо отметить, что все серийно выпускаемые в насто€щее врем€ ѕ„ с инвертором напр€жени€ не позвол€ют осуществл€ть рекуперацию энергии в сеть, так как в стандартном исполнении имеют нереверсивный выпр€митель. ¬ качестве аварийного здесь предусмотрено динамическое торможение, предназначенное дл€ быстрого торможени€, выполн€емого нечасто.

ѕреобразователь частоты с промежуточным звеном посто€нного тока с автономным инвертором тока (рис.2.54).

«десь выпр€митель €вл€етс€ управл€емым, построенным на тиристорах. јвтономный инвертор тока (ј»“) Ц это инвертор, форма тока на выходе которого определ€етс€ только пор€дком переключени€ вентилей инвертора, а форма напр€жени€ зависит от характера нагрузки. ѕитание ј»“ должно производитьс€ от источника тока. ѕеревод выпр€мител€ в режим регулируемого источника тока достигаетс€ путем включени€ сглаживающего реактора LR значительной индуктивности.

јвтономный инвертор тока может быть выполнен на ключах любого типа. Ќа схеме рис.2.54 показаны запираемые тиристоры GTќ. «десь отсутствуют шунтирующие обратные диоды и поэтому возможно изменение пол€рности напр€жени€ на входе инвертора, то есть при неизменном направлении выпр€мленного тока возможен перевод двигател€ в рекуперативный режим.

–ис.2.54. ѕринципиальна€ схема ѕ„»“

 

ѕри потреблении энергии из сети выпр€митель работает в режиме выпр€млени€, инвертор Ц в режиме инвертировани€, электрическа€ машина Ц в двигательном режиме в первом или третьем квадрантах осей (w,ћ) при пол€рности выпр€мленного напр€жени€, указанном на рисунке.

ѕри переходе двигател€ в область рекуперации (второй или четвертый квадранты) инвертор работает управл€емым выпр€мителем; пол€рность выпр€мленного напр€жени€ измен€етс€ на противоположную, направление тока в этом контуре остаетс€ неизменным, а выпр€митель работает в инверторном режиме.

 оммутаци€ осуществл€етс€ следующим образом: пусть открыты тиристоры VS1 и VS2. “ок проходит через фазы ј и —. ѕри подаче управл€ющего импульса на VS3 он открываетс€, вентиль VS1 запираетс€ (причины его запирани€ здесь не рассматриваютс€, так как это зависит от типа примен€емых ключей) и далее ток протекает через VS3, фазы ¬ и — и тиристор VS2. «атем отпираетс€ VS4 и ток протекает по фазе ј и т.д. «а врем€ периода заданной частоты происходит 6 коммутаций тиристоров, в результате чего по обмоткам статора јƒ будет протекать трехфазный переменный ток пр€моугольной формы заданной частоты.

¬ отличие от ј»Ќ здесь в каждый момент времени работают по одному вентилю в каждой (анодной и катодной) группах.

 рива€ изменени€ тока фазы ј приведена на рис.2.55.

 

 

–ис.2.55.  рива€ изменени€ тока одной фазы ј»“

 

¬еличина выходного напр€жени€ определ€етс€ величиной выпр€мленного напр€жени€, то есть величиной регулируемого напр€жени€ управл€емого выпр€мител€, а частота Ц частотой переключени€ вентилей инвертора. —ледовательно, в ј»“ преимущественно примен€етс€ частотно-импульсна€ модул€ци€.

’арактерные свойства ј»“:

- простота схемы, возможность ее реализации на тиристорах различного типа;

- возможность режима рекуперации энергии; дл€ чего при том же направлении тока в звене посто€нного тока управл€емый выпр€митель переводитс€ в инверторный режим (угол зажигани€ устанавливаетс€ больше π/2);

- напр€жение на нагрузке при посто€нном выпр€мленном напр€жении не сохран€етс€ посто€нным, а измен€етс€ приблизительно обратно пропорционально коэффициенту мощности нагрузки. ѕри питании от ј»“ јƒ изменение момента на ее валу приводит к существенному изменению напр€жени€. ѕоэтому ѕ„ с ј»“ следует примен€ть исключительно в замкнутых системах электропривода, со стабилизацией напр€жени€ на јƒ или с изменением его по определенному закону;

- при скачках тока на выходе ј»“ (при смене его пол€рности на нагрузке) неизбежно возникновение больших перенапр€жений (теоретически бесконечно больших). ѕоэтому при работе ј»“ на јƒ необходимо ограничивать коммутационные перенапр€жени€ путем ограничени€ скорости изменени€ тока при смене его пол€рности, то есть принимать специальные меры дл€ гашени€ или отдачи в питающую сеть реактивной энергии. ј»“ близок к идеальному при работе на чисто емкостную нагрузку или на нагрузку с опережающим коэффициентом мощности;

- форма напр€жени€ на нагрузке близка к синусоиде;

- при частоте напр€жени€ питающей сети 50 √ц максимальна€ частота не превышает 100-150 √ц, что обусловлено использованием в ј»“ Ђмедленныхї вентилей, например, тиристоров GTO.

Ќедостатки ј»“:

- несинусоидальна€ форма тока в обмотках статора;

- так как выпр€митель €вл€етс€ управл€емым, то его отрицательное вли€ние на сеть большее, чем у ѕ„ с инверторами напр€жени€.

ƒл€ нагл€дности и систематизации приведенного выше материала основные показатели работы ј»Ќ и ј»“ свод€тс€ в табл.2.2.

 

“аблица 2.2.

 

ќсновные показатели работы ј»Ќ и ј»“

 

ѕоказатель јвтономный инвертор напр€жени€ јвтономный инвертор тока
Ќаправление преобразовани€ энергии Ќереверсивный (в серийном исполнении) –еверсивный (всегда)
ƒиапазон регулировани€ частоты выходного напр€жени€ 0 Ц 1000 √ц 0 Ц 100 √ц
‘орма кривой напр€жени€ —инусоидальна€ (при соответствующей Ў»ћ) —инусоидальна€
‘орма кривой тока —инусоидальна€ ѕр€моугольна€
ќптимальный тип нагрузки јктивно-индуктивна€ ≈мкостна€
¬ли€ние на питающую сеть ћеньшее (выпр€митель неуправл€емый) Ѕольшее (выпр€митель управл€емый)
Ќаличие бросков тока при коммутации ключей   Ќет ≈сть (большой величины)
Ќаличие коммутационных перенапр€жений   Ќет   ≈сть
«ависимость величины выходного напр€жени€ от нагрузки на валу электродвигател€     Ќе зависит     —ущественно зависит
“ип примен€емых ключей Ѕыстродействующие ћедленные

 

ѕрактически все фирмы Ц изготовители ѕ„, и зарубежные, и отечественные, гарантируют  ѕƒ выпускаемых преобразователей не ниже 0,94 и коэффициент мощности Ц не ниже 0,95 в рабочем диапазоне скоростей.

¬ыбор конкретного типа ѕ„ определ€етс€ требовани€ми, предъ€вл€емыми к системе технологическими услови€ми. — этой точки зрени€ все частотно-регулируемые электроприводы можно объединить в две большие группы.

1. –егулируемые электроприводы, работающие в режиме поддержани€ технологического параметра, установка которого измен€етс€ схемно или программно;

2. Ёлектроприводы, режимы которых измен€ютс€ в зависимости от нескольких критериев.

Ќаиболее часто примен€ютс€ электроприводы первой группы, к которым относ€тс€ приводы вентил€торов, насосов, конвейеров и некоторых других общепромышленных механизмов, работающих в продолжительном режиме. ¬ таких электроприводах целесообразно примен€ть простейшие ѕ„, не имеющие схемной и программной избыточности, а значит, требующих минимальных затрат на приобретение и эксплуатацию.

 о второй группе электроприводов относитс€ технологическое и станочное оборудование, работающее в повторно-кратковременном режиме. ƒл€ этой группы приводов предназначены ѕ„, имеющие дисплейные пункты и развитое программное обеспечение.

Ќеобходимо отметить, что если 10-15 лет назад в семействе регулируемых приводов ведущее положение было зан€то электроприводом посто€нного тока, то к насто€щему времени за счет применени€ статических ѕ„ дол€ его не превышает 15 %.

¬ св€зи многочисленностью преобразователей частоты, выпускаемых зарубежными и отечественными фирмами, остаточно сложно осуществить их подробный обзор.

Ќа отечественном рынке зан€ли прочное положение р€д зарубежных фирм.

 онцерн ROCKWEL предлагает ѕ„ мощностью от 300 до 7500 к¬т серии 1557, выполненные по схеме с инвертором тока на GTO- тиристорах.

‘ирма SIEMENS поставл€ет комплектные электроприводы с асинхронными и синхронными машинами, предназначенные дл€ работы в нефте- и газодобывающей промышленности, при транспортировке нефти и газа, в химической промышленности. ѕреобразователи этой фирмы выполнены, в основном, с инверторами напр€жени€ на IGBT Цмодул€х. ƒиапазон мощностей Ц от 11 до 5000 к¬т.

‘ирма предлагает ѕ„ четырех серий 2 до 300 к¬т, различающихс€ выходной мощностью и объемом программного обеспечени€.

—реди отечественных производителей ведущими €вл€ютс€ следующие:

- ќјќ ЂЁлектровыпр€мительї (г.—аранск) освоил производство высоковольтных бестрансформаторных преобразователей частоты ѕ„-““ѕ-¬Ќ дл€ плавного пуска и регулировани€ частоты вращени€ синхронных электродвигателей на напр€жени€ 6, 10, 15, 75 к¬ мощностью от 1000 до 21500 к¬т. ƒанна€ разработка €вл€етс€ импортозамещающей и замен€ет преобразователи серии ѕ„¬— (завод Ђ’Ёћ«ї, ”краина), так как в ней используютс€ отечественные тиристоры и комплектующие;

- консорциум ЂЁнергосбережениеї, выпускающий преобразователи серии –ЁЌ мощностью от 1 до 300 к¬т, выполненные с инвертором тока на IGBT- транзисторах;

- ѕ ‘ Ђ¬есперї, выпускающий преобразователи серий EI мощностью до 300 к¬т с различными типами систем управлени€;

- ќќќ ЂјЅЅ –еле - „ебоксарыї использует разработки фирмы ј¬¬ и выпускает преобразователи ј—S мощностью от 300 до 5000 к¬т, выполненные с инвертором тока на базе IGBT- транзисторов и IGCT- тиристоров. Ќеобходимо отметить, что в насто€щее врем€ большинство серийно выпускаемых ѕ„ включают в себ€ устройства, позвол€ющие поддерживать коэффициент мощности системы в пределах 0,94 Ц 0,96.

 



<== предыдуща€ лекци€ | следующа€ лекци€ ==>
ѕреобразователи частоты, примен€емые в электроприводе | ¬ыбор мощности электродвигателей
ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-01-29; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 852 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

≈сть только один способ избежать критики: ничего не делайте, ничего не говорите и будьте никем. © јристотель
==> читать все изречени€...

446 - | 409 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.037 с.