управляемые впрямители. Управляемые выпрямители. Управляемые выпрямители устройство, схемы, принцип работы
 Скачать 1.16 Mb.
|
|
С  иловые полупроводниковые приборы и преобразователи на их основе развиваются в следующих приоритетных направлениях:улучшение характеристик силовых полупроводниковых приборов; расширение применения "интеллектуальных'' силовых модулей; оптимизация схемотехники и параметров преобразователей, позволяющая обеспечить требуемые технические характеристики и экономические показатели электроприводов; совершенствование алгоритмов прямого цифрового управления преобразователями. Преобразователи электроэнергии выполняются в настоящее время на базе полупроводниковых силовых элементов в виде управляемых выпрямителей, автономных инверторов напряжения и тока, инверторов, ведомых сетью, и преобразователей частоты с непосредственной связью с сетью.  Виды применяемых преобразователей и фильтрокомпеисирующих устройств определяются типом электродвигателя, задачами управления, мощностью, требуемым диапазоном регулирования координат, необходимостью рекуперации энергии в сеть, влиянием преобразователей на питающую сеть. Схемотехнические решения преобразователей остаются традиционными в электроприводах постоянного и переменного тока. Учитывая возрастание требований к энергетическим характеристикам электроприводов и необходимостью снижения их отрицательного влияния на питающую сеть, получают развитие преобразователи, обеспечивающие экономичные способы управления технологическим оборудованием.  Изменения силовых схем полупроводниковых преобразователей главным образом связаны с появлением и широким распространением новых приборов - мощных полевых транзисторов (MOSFET), биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), запираемых тиристоров (GTO).  В настоящее время можно выделить следующие направления развития статических преобразователей: расширение границ применения полностью управляемых полупроводниковых приборов (транзисторов - до 2 МВт, тиристоров - до 10 МВт); распространение методов широтно-импульсной модуляции (ШИМ) применение блочных принципов построения преобразователей на основе унифицированных силоных гибридных модулей, выполняемых на базе транзисторов и тиристоров; возможность выполнения преобразователей постоянного и переменного тока и их комбинаций на единой конструктивной основе. В электроприводах постоянного тока кроме управляемых выпрямителей для получения высокого быстродействия находят применение системы с неуправляемыми выпрямителями и широтно-импульсными преобразователями. В этом случае можно обходиться без фильтрокомпенсирующего устройства. Преобразователи, используемые для управления вентильными электродвигателями содержат управляемый выпрямитель и автономный инвертор, управляемый сигналами, поступающими от датчика положения ротора.  В системах частотного управления асинхронными двигателями преимущественное применение получили инверторы напряжения. В этом случае при отсутствии рекуперации энергии в сеть можно применять неуправляемый выпрямитель, что приводит к наиболее простой схеме преобразователя. Возможность применения полностью управляемых приборов и ШИМ делает эту схему широко используемой в большом диапазоне мощностей. Преобразователи с инверторами тока, считавшиеся до недавнего времени наиболее простыми и удобными для управления электродвигателями, имеют в настоящее время ограниченное применение по сравнению с другими видами преобразователей.  Преобразователи частоты, содержащие неуправляемый выпрямитель и ведомый сетью инвертор и составляющие основу асинхронно-вентильного каскада, находят применение в приводах большой мощности при ограниченном диапазоне регулирования скорости. Определенную перспективу имеют мощные преобразователи частоты с непосредственной связью с сетью в машинах двойного питания и при управлении низкоскоростными асинхронными или синхронными двигателями. Современные полупроводниковые преобразователи, используемые в системах автоматизированного электропривода охватывают диапазон мощностей от сотен ватт до нескольких десятков мегаватт. Преобразователи электрической энергии П  реобразователь – это электротехническое устройство, преобразующее электроэнергию одних параметров или показателей качества в электроэнергию с другими значениями параметров или показателей качества. Параметрами электрической энергии могут являться род тока и напряжения, их частота, число фаз, фаза напряжения.По степени управляемости преобразователи электрической энергии подразделяются на неуправляемые и управляемые. В управляемых преобразователях выходные переменные: напряжение, ток, частота — могут регулироваться. По элементной базе преобразователи электроэнергии подразделяются на электромашинные (вращающиеся) и полупроводниковые (статические). Электромашинные преобразователи реализуются на основе применения электрических машин и в настоящее время находят относительно редкое применение в электроприводах. Полупроводниковые преобразователи могут быть диодными, тиристорными и транзисторными. По характеру преобразования электроэнергии силовые преобразователи подразделяются на выпрямители, инверторы, преобразователи частоты, регуляторы напряжения переменного и постоянного тока, преобразователи числа фаз напряжения переменного тока.  В современных автоматизированных электроприводах применяются главным образом полупроводниковые тиристорные и транзисторные преобразователи постоянного и переменного тока. Достоинствами полупроводниковых преобразователей являются широкие функциональные возможности управления процессом преобразования электроэнергии, высокие быстродействие и КПД, большие сроки службы, удобство и простота обслуживания при эксплуатации, широкие возможности по реализации защит, сигнализации, диагностирования и тестирования как самого электрического привода, так и технологического оборудования. Вместе с тем, для полупроводниковых преобразователей характерны и определенные недостатки. К ним относятся: высокая чувствительность полупроводниковых приборов к перегрузкам по току, напряжению и скорости их изменения, низкая помехозащищенность, искажение синусоидальной формы тока и напряжения сети. Выпрямителем называется преобразователь напряжения переменного тока в напряжение постоянного (выпрямленного) тока. Неуправляемые выпрямители не обеспечивают регулирование напряжения на нагрузке и выполняются на полупроводниковых неуправляемых приборах односторонней проводимости — диодах. Управляемые выпрямители выполняются на управляемых диодах — тиристорах и позволяют регулировать свое выходное напряжение за счет соответствующего управления тиристорами.  Управляемый выпрямитель Выпрямители могут быть нереверсивными и реверсивными. Реверсивные выпрямители позволяют изменять полярность выпрямленного напряжения на своей нагрузке, а нереверсивные — нет. По числу фаз питающего входного напряжения переменного тока выпрямители подразделяются на однофазные и трехфазные, а по схеме силовой части — на мостовые и с нулевым выводом. Инвертором называется преобразователь напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока. Эти преобразователи используются в составе преобразователей частоты в случае питания электропривода от сети переменного тока или в виде самостоятельного преобразователя при питании электропривода от источника постоянного напряжения.  Инвертор В схемах электроприводов наибольшее применение нашли автономные инверторы напряжения и тока, реализуемые на тиристорах или транзисторах. Автономные инверторы напряжения (АИН) имеют жесткую внешнюю характеристику, представляющую собой зависимость выходного напряжения от тока нагрузки, вследствие чего при изменении тока нагрузки их выходное напряжение практически не изменяется. Тем самым инвертор напряжения по отношению к нагрузке ведет себя как источник ЭДС. Автономные инверторы тока (АИТ) имеют «мягкую» внешнюю характеристику и обладают свойствами источника тока. Тем самым инвертор тока по отношению к нагрузке ведет себя как источник тока. Преобразователем частоты (ПЧ) называется преобразователь напряжения переменного тока стандартных частоты и напряжения в напряжение переменного тока регулируемой частоты. Полупроводниковые преобразователи частоты подразделяются на две группы: преобразователи частоты с непосредственной связью и преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока.  Лабораторный преобразователь частоты Преобразователи частоты с непосредственной связью позволяют изменять частоту напряжения на нагрузке только в сторону ее уменьшения по сравнению с частотой напряжения источника питания. Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока не имеют подобного ограничения и находят более широкое применение в электроприводе.  Промышленный преобразователь частоты для управления электроприводом Регулятором напряжения переменного тока называется преобразователь напряжения переменного тока стандартных частоты и напряжения в регулируемое напряжение переменного тока той же частоты. Они могут быть одно- и трехфазными и используют в своей силовой части, как правило, однооперационные тиристоры. Регулятором напряжения постоянного тока называется преобразователь нерегулируемого напряжения источника постоянною тока в регулируемое напряжение на нагрузке. В таких преобразователях используются силовые полупроводниковые управляемые ключи, работающие в импульсном режиме, а регулирование напряжения в них происходит за счет модуляции напряжения источника питания. Наибольшее распространение получил широтноимпульсный способ модуляции, при котором изменяется длительность импульсов напряжения при неизменной частоте их следования. |