Проектирование реверсивного тиристорного преобразователя и пч

• Название: Проектирование реверсивного тиристорного преобразователя и пч
• Дата: 14.11.2021
• Размер: 1.13 Mb.
• Имя файла: proektirovanie_reversivnogo_tiristornogo_preobrazovatelya_i (1)..docx
• Тип: Курсовая; #271603
• страница: 10 из 12

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ЧАСТОТЫ

1. Классификация преобразователей частоты для электропривода

Силовая часть частотно-регулируемого электропривода переменного тока состоит из двух основных элементов: асинхронного двигателя и преобразователя частоты, включенного между двигателем и сетью. Преобразователь частоты не только обеспечивает эффективное регулирование частоты вращения двигателя изменением частоты напряжения на его входе, но и необходимые значения тока и напряжения.

Преобразователи частоты (ПЧ), применяемые в регулируемых электроприводах с асинхронными и синхронными двигателями, делятся на три вида [3]:

1) с промежуточным звеном постоянного тока (ПЧ, построенные на основе автономных инверторов (АИ));

2) с непосредственной связью;

3) с промежуточным звеном переменного тока повышенной частоты.

Одним из основных узлов первого вида ПЧ является автономный инвертор (АИ), свойства которого определяют характеристику всего ПЧ в целом.

Автономный инвертор- это по существу коммутатор, переключатель, который поочередно подключает фазы нагрузки в цепи переменного тока к положительному и отрицательному полюсам источника постоянного тока. Частота переключений определяет выходную частоту инвертора. В зависимости от режима работы источника постоянного тока и особенностей протекания электромагнитных процессов автономные инверторы разделяют на два вида:

1) автономные инверторы напряжения (АИН);

2) автономные инверторы тока (АИТ).

В ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока (рисунок 2.1,а) производится двукратное преобразование напряжения питающей сети. Сначала оно выпрямляется выпрямителем В, а затем с помощью автономного инвертора преобразуется в переменное напряжение или ток регулируемой частоты. Между выпрямителем и автономным инвертором обычно включается фильтр, сглаживающий пульсации либо выпрямленного напряжения, либо выпрямленного тока. Выходная частота ПЧ может регулироваться в широких пределах как вверх, так и вниз от частоты питающей сети. Это свойство, а также простота схем и сравнительно небольшое число силовых элементов, сделали подобные преобразователи основной структурой при построении широко регулируемых электроприводов переменного тока.



Рисунок 2.1 – Структурные схемы силовой части преобразователей частоты

Основной недостаток таких преобразователей - двукратное преобразование энергии, что снижает их КПД и увеличивает массу и габариты.

Преобразователи частоты с непосредственной связью строятся на основе реверсивных управляемых выпрямителей. В этих ПЧ выпрямление переменного напряжения источника энергии и преобразование этого выпрямленного напряжения в переменное, регулируемой частоты, совмещено в одном устройстве. Это обуславливает однократное преобразование энергии, повышенный КПД, малые габариты и массу. Основные недостатки таких преобразователей:

- низкий коэффициент мощности;

- больший процент высших гармоник в выходном напряжении;

- сложность системы управления;

- ограниченность максимального значения выходной частоты.

В ПЧ с промежуточным звеном переменного тока (рисунок 2.1,б) напряжение сети U₁с частотой f₁преобразуется в однофазное напряжение повышенной частоты f_п , которое поступает затем на вход ПЧ с непосредственной связью. Выходное напряжение ПЧ регулируемой частоты f₂ подается далее на обмотки статора асинхронного двигателя. Для получения f₂ 50 Гц значение f_п должно быть более 450 Гц.

2. Автономные инверторы напряжения

В настоящее время в частотно-регулируемом асинхронном электроприводе преимущественно применяют преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока, построенные на основе автономных инверторов напряжения.

Структурная схема преобразователя частоты на основе автономного инвертора напряжения представлена на рисунке 2.2.



Рисунок 2.2-Схема трехфазного АИН

АИН в звене постоянного тока содержит LC – фильтр Ф (либо только емкость C) (рисунок 2.2). В АИН имеет место однозначная зависимость напряжения в звене постоянного тока от напряжения на нагрузке, и поэтому он является источником напряжения. Благодаря наличию емкости С, при работе инвертора как источника напряжения на активно-индуктивную нагрузку, каковым является асинхронный двигатель (АD), обеспечивается обмен реактивной энергией между АD и звеном постоянного тока. Кроме конденсаторов для этой цепи необходимы обратные диоды VD1 – VD6, включенные параллельно основным ключам VT1 – VТ6. Через эти диоды протекает ток в моменты возврата реактивной энергии от двигателя в емкость С. Ток в цепи на участке между инвертором АИ и емкостью С при низких cos нагрузки может менять направление. Форма напряжения на выходе АИ определяется порядком переключения ключей VТ1 – VТ6. Фильтр LC обеспечивает сглаживание пульсаций напряжения с выхода выпрямителя (В). В АИН отсутствует рекуперация энергии в питающую сеть. Чтобы обеспечить ее при генераторном режиме работы АD (в случае интенсивного торможения двигателя) устанавливают второй комплект выпрямителя, который должен быть управляемым (УВ). Для обеспечения вместо рекуперации режим динамического торможения устанавливают ключ и блок тормозных резисторов (ключ VТ7 и резистор R) [4].

Положительным качеством АИН является возможность работы его как источника напряжения, питающего одиночный двигатель или группу двигателей, в разомкнутых системах регулирования скорости АД с различными принципами управления. Недостатки АИН в том, что требуются высокие значения емкости С, большие габариты конденсаторной батареи, а также трудность обеспечения рекуперации электрической энергии в сеть в тормозных режимах. Поэтому АИН находит широкое применение в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах.