Преобразователи частоты: как они работают?

Современные технические устройства порой требуют нестандартных параметров питания, не совпадающих по требуемой частоте переменного тока с бытовой или промышленной сетью. Этот прием используется в управляемых приводах электродвигателей. В качестве примера можно привести регулятор скорости вращения обычного вентилятора или стиральной машины. Прибор, предназначенный для подобной трансформации напряжения, называется преобразователь частоты http://www.inpromtex.ru/cat/puskoreguliruyushchaya-apparatura/preobrazovateli-chastoty.

Структура и принцип действия

Основа такой модификации заключается в установлении порядка включения-выключения силовых элементов, который обеспечивает изменение выходного напряжения с нужной частотой. При этом может применяться как широтно-импульсная модуляция, так и «вырезка» из первичной синусоиды участков, дающих аппроксимацию (достаточно грубую) идеальной формы напряжения.

Принципиальная схема устройства состоит из силовой части и управляющего блока. Режим работы мощных ключей (транзисторов, тиристоров, симисторов) и их защита от перегрузок определяются регулирующим модулем или микропроцессором. Они же обеспечивают контрольные и диагностические функции.

Достоинства и недостатки

Частотные преобразователи подразделяются на две группы: без промежуточного звена постоянного тока и с наличием такового. Каждая из них имеет свои плюсы и минусы. Первая позволяет получить лучший КПД преобразования (до 98,5%) и способна работать с высокими напряжениями и мощностями (соответственно до десятков киловольт и нескольких мегаватт). Однако «рваный» выходной сигнал насыщен кратными гармониками, что вызывает увеличение потерь в передающем тракте и отрицательно сказывается на аппаратуре.

Наличие модуля постоянного тока позволяет подключать управляющий процессор, выбирающий оптимальный режим работы силовых ключей. Это обходится несколько дороже, но и дает дополнительные возможности. Если используется двойная трансформация электроэнергии, когда входное напряжение выпрямляется, фильтруется и сглаживается системой конденсаторов, а затем вновь преобразуется инвертором в переменное напряжение, то выходная частота может превышать входящую (этого не добиться при простой схеме управления).

В этом случае часто применяют транзисторные ключи, имеющие максимальную среди аналогичной аппаратуры скорость переключения, что снижает общее загрязнение синусоиды высшими гармониками (обмотки двигателя работают как индуктивный фильтр). Как следствие, уменьшаются потери, снижаются пульсации вращающего момента, появляется плавность движения ротора на малых оборотах. КПД достигает 95%.

В высоковольтном приводе доминирующее положение занимают тиристорные преобразователи частоты (широкое применение транзисторов в этом случае связано с некоторыми технологическими ограничениями). Однако их цена, приведенная на киловатт выходной мощности, самая значительная в этом классе.

Комментарии:

Добавить комментарий

%d такие блоггеры, как: