Описание функциональной схемы преобразователя частоты

Преобразователь с промежуточным звеном постоянного тока позволяет регулировать частоту как вверх, так и вниз от частоты питающей сети; он отличается высоким КПД (около 0,96), значительным быстродействием, малыми габаритами, сравнительно высокой надежностью и бесшумен в работе.

Рис. 13.3. Структурная схема статического преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока

Для преобразователей большей мощности (от 20 кВт и выше) с относительно большим диапазоном регулирования выпрямленного напряжения (до 20:1) используется трехфазный полностью управляемый выпрямитель, обычно выполняемый по мостовой схеме.

В тех случаях, когда инвертор питается от сети постоянного тока или от неуправляемого выпрямителя, применяется ШИР напряжения.

Системы с ШИР могут обеспечить большой диапазон регулирования выходного напряжения и позволяют уменьшить габариты фильтрующих устройств. Питание инвертора от неуправляемого выпрямителя через ШИР позволяет получить высокий коэффициент мощности на входе преобразователя частоты во всем диапазоне регулирования. Недостатками преобразователя частоты с ШИР на входе инвертора являются необходимость установки силового тиристора, рассчитанного на всю мощность, потребляемую инвертором, снижение КПД преобразователя из-за дополнительного преобразования энергии (потери мощности в ШИР), усложнение схемы преобразователя и снижение его надежности, поэтому ШИР на входе инвертора используется в основном только при наличии сети постоянного тока.

В случае применения в преобразователях частоты автономных инверторов напряжения с фазной или индивидуальной коммутацией тиристоров или транзисторных инверторов можно совместить в самом инверторе функции инвертирования и регулирования напряжения методом ШИМ. Такие тиристорные инверторы и их системы управления существенно сложнее рассмотренных инверторов с межфазной коммутацией, а КПД их ниже из-за повышенных потерь, связанных с высокой частотой коммутации тиристоров.

Несмотря на этот недостаток инверторы с индивидуальной и фазовой коммутацией тиристоров (и транзисторные) используются в весьма перспективных преобразователях частоты с инверторами с ШИМ, применяемых в приводах с глубоким регулированием скорости. Отличительной особенностью этих инверторов является не только возможность регулирования в них как напряжения, так и частоты от нуля до номинального значения, но и получение формы выходного тока, близкой к синусоидальной. Это позволяет в таких системах обеспечить весьма широкий диапазон регулирования угловой скорости асинхронного двигателя и уменьшить потери в нем от высших гармоник напряжения. При использовании инверторов с ШИМ отпадает необходимость в источнике регулируемого выпрямленного напряжения, что упрощает силовую схему и позволяет получить коэффициент мощности преобразователя, близкий к единице.

Описание электрической принципиальной схемы преобразователя частоты

Рис. 13.4. Электрическая принципиальной схема ПЧ