соїдальна напруга u а, u в, u с. Вихідна напруга u вих має несинусоїдальну В«ПилкоподібнуВ» форму, яку умовно можна апроксимувати синусоїдою (Потовщена лінія). З малюнка видно, що частота вихідної напруги не може бути рівна або вища частоти живильної мережі. Вона знаходиться в діапазоні від 0 до 30 Гц. Як наслідок малий діапазон управління частоти обертання двигуна (НЕ більше 1: 10). Це обмеження не дозволяє застосовувати такі перетворювачі в сучасних частотно регульованих приводах із широким діапазоном регулювання технологічних параметрів.
Використання не замикають тиристорів вимагає відносно складних систем управління, які збільшують вартість перетворювача.
«гзанаВ» синусоїда на виході перетворювача є джерелом вищих гармонік, які викликають додаткові втрати в електричному двигуні, перегрів електричної машини, зниження моменту, дуже сильні перешкоди в живильній мережі. Застосування компенсують, приводить до підвищення вартості, маси, габаритів, зниженню к.к.д. системи в цілому.
Поряд з перерахованими недоліками перетворювачів з безпосереднім зв'язком, вони мають певні переваги. До них відносяться:
- практично найвищий ККД щодо інших перетворювачів (98,5% і вище),
- здатність працювати з великими напругами і струмами, що робить можливим їх використання в потужних високовольтних приводах,
- відносна дешевизна, незважаючи на збільшення абсолютної вартості за рахунок схем управління і додаткового обладнання.
Подібні схеми перетворювачів використовуються в старих приводах і нові конструкції їх практично не розробляються.
В
Найбільш широке застосування в сучасних частотно регульованих приводах знаходять перетворювачі з явно вираженим ланкою постійного струму (рис. 6.).
У перетворювачах цього класу використовується подвійне перетворення електричної енергії: вхідна синусоїдальна напруга з постійною амплітудою і частотою випрямляється у випрямлячі (В), фільтрується фільтром (Ф), згладжується, а потім знову перетвориться інвертором (І) у змінну напругу змінюваної частоти і амплітуди. Подвійне перетворення енергії призводить до зниження к.к.д. і до деякого погіршення масогабаритних показників по відношенню до перетворювачів з безпосереднім зв'язком.
Для формування синусоїдального змінного напруги використовуються автономні інвертори напруги й автономні інвертори струму.
В якості електронних ключів в інверторах застосовуються замикаються тиристори GTO і їх вдосконалені модифікації GCT, IGCT, SGCT, і біполярні транзистори з ізольованим затвором IGBT.
Головним гідністю тиристорних перетворювачів частоти, як і в схемі з безпосереднім зв'язком, є здатність працювати з великими струмами і напруженнями, витримуючи при цьому тривале навантаження й імпульсні впливу.
Вони мають більш високий ККД (до 98%) по відношенню до перетворювачів на IGBT транзисторах (95 - 98%).
Перетворювачі частоти на тиристорах в даний час займають домінуюче положення в високовольтному приводі в діапазоні потужностей від сотень кіловат і до десятків мегават з вихідним напругою 3 - 10 кВ і вище. Проте їх ціна на один кВт вихідної потужності найбільша в класі високовольтних перетворювачів.
До недавнього минулого перетворювачі частоти на GTO становили основну частку і в низьковольтному частотно регульованому приводі. Але з появою IGBT транзисторів стався В«Природний відбірВ» і сьогодні перетворювачі на їхній базі загальновизнані лідери в області низьковольтного частотно регульованого приводу.
Тиристор є напівкерованих приладів: для його включення досить подати короткий імпульс на керуючий висновок, але для вимикання необхідно або прикласти до нього зворотна напруга, або знизити комутований струм до нуля. Для цього в тиристорному перетворювачі частоти потрібна складна і громіздка система управління.
Біполярні транзистори з ізольованим затвором IGBT відрізняють від тиристорів повна керованість, проста неенергоємних система управління, найвища робоча частота
Внаслідок цього перетворювачі частоти на IGBT дозволяють розширити діапазон керування швидкості обертання двигуна, підвищити швидкодію приводу в цілому.
Для асинхронного електроприводу з векторним керуванням перетворювачі на IGBT дозволяють працювати на низьких швидкостях без датчика зворотного зв'язку.
Застосування IGBT з більш високою частотою перемикання в сукупності з мікропроцесорною системою управління в перетворювачах частоти знижує рівень вищих гармонік, характерних для тиристорних перетворювачів. Як наслідок менші додаткові втрати в обмотках і магнітопроводі електродвигуна, зменшення нагрівання електричної машини, зниження пульсацій моменту й виключення так званого В«крокуванняВ» ротора в області малих частот. Знижуються втрати в трансформаторах, конденсаторних батареях, збільшується їх термін служби та ізоляції пр...
