постійного струму можна поділити на перетворювачі з керованим випрямлячем і автономними інверторами напруги або струму і з некерованим випрямлячем і широтно-імпульсною модуляцією випрямленої напруги.
У ПЧ з УВ амплітуда вихідної напруги формується випрямлячем, а частота - автономним інвертором. У ПЧ з ШІМ вихідну напругу і по амплітуді, і по частоті формується в инвертор.
Як було зазначено вище, регулювальні дані наведених схем практично однакові, використання ШІМ дозволяє якісно поліпшити гармонійний склад вихідної напруги, однак збільшення частоти комутації вентилів у ПЧ з ШІМ призводить до зростання втрат у перетворювачі.
Обидва варіанти ПЧ з ланкою постійного струму широко застосовуються при частотному управлінні АТ, і будуть детально розглянуті в даному розділі.
Схемні рішення силової частини перетворювачів, які у ПЧ з АІ і ПЧ з ШІМ досить усталені - це зазвичай класичні трифазні мостові схеми.
Для зменшення вищих гармонік струму мережі і випрямленої напруги застосовують багатофазні схеми випрямлення. Так як значне збільшення пульсності перетворювачів (18-ти, 24-х-пульсная схеми) пов'язане зі збільшенням складності виготовлення трансформатора і як наслідок їх вартості. Так, в перетворювачах SIEMOVERT MV (Siemens) і ACS (АВВ) використаний триобмотковий трансформатор, з'єднаний за схемою «зірка - зірка - трикутник», що живить два мостові вентильні групи некерованого випрямляча.
Так як випрямлені напруги вентильних груп зрушені між собою в часі, кількість пульсацій за період живлячої напруги зростає до 12, а їх амплітуда - зменшується. Різниця в схемах полягає в величинах випрямленого струму і напруги: в паралельній схемі напруга E в два рази менше, а струм I в два рази більше, ніж в послідовній схемі. У паралельній схемі випрямляча, крім того, зрівняльні струми між вентильними групами викликають в анодних струмах додаткові гармоніки, які при відсутності обмежуючих коштів істотно погіршують енергетичні показники системи.
Жорсткі вимоги міжнародних стандартів з електромагнітної сумісності ПЧ змушують виробників йти по шляху збільшення пульсності вхідного випрямляча і застосування багаторівневих схем формування вихідної напруги інвертора [24-30].
Використання 12-пульсная випрямляча і проміжного фільтра вищих гармонік дозволяє вважати вихідна напруга інвертора ідеальним, вільним від вищих гармонічних складових напруги.
У сучасних потужних инверторах поряд зі звичайною дворівневої схемою використовується схема з нульовою крапкою, що дозволяє формувати трирівневе напруга на виході ПЧ. Ускладнення силової структури компенсується значним поліпшенням гармонійного складу вихідної напруги. Автономний інвертор напруги фірми SIEMENS побудований на силових транзисторних ключах IGBT, фірми АВВ на керованих напівпровідникових ключах (тиристорах нового покоління) IGCT.
Номенклатура силових повністю керованих напівпровідникових приладів, вживаних в автономних инверторах напруги сучасних ПЧ, досить широка. Це: симетричні тиристори GTO в АІН перетворювачів ALPSA VDM +7000 фірми Alstom; асиметричні комутаційні тиристори з інтегрованим управлінням IGCT в АІН перетворювачів ACS - 1000 фірми АВВ; біполярні транзистори з ізольованим керуючим електродом IGBT в АІН перетворювачів Simovert MV фірми SIEMENS, Perfect Harmony і New Baby фірми Robicon, Tosvert-MV фірми Toshiba, Innovation Medium і Innovation SeriesH фірми General Electric, Meltrac F 500 HV і Tmdrive-MV фірми Mitsubishi Electric. АІН в ПЧ зазначених фірм, як вже зазначалося раніше, мають різні принципи побудови силової схеми [17-23].
Фірми АВВ і Siemens виділяють наступні типи вентилів: (Gate Turn off Thyristors) - замикаються по входу тиристори; (Insulated-Gate Bipolar Transistors) - ізольовані по входу біполярні транзистори (низьковольтні LV або високовольтні HV); (Integrated Gate Commutated Thyristors) - об'єднаних по входу комутовані тиристори.
Порівняльний аналіз цих ключових елементів показує наступне:
Варіант з IGBT має наступні експлуатаційні гідності:
на відміну від замикаються тиристорів і модулів IGCT, модулі IGBT можуть повністю управлятися через вентиль;
для управління необхідно значно меншу кількість елементів, ніж при роботі з модулями GTO і IGCT, що означает підвищену надійність роботи обладнання;
для управління потрібна значно менша потужність, ніж при інших варіантах.
Разом з тим слід вказати на більш високі втрати потужності в структурних переходах IGBT в порівнянні з замикаються тиристорами. Останні відрізняються меншою вартістю, але великими витратами потужності на процеси комутації. Очевидно, в схемах...
