оводів, зменшуються кількість помилкових спрацьовувань пристроїв захисту й погрішності індукційних вимірювальних приладів.
Перетворювачі на транзисторах IGBT в порівнянні з тиристорними перетворювачами при однаковій вихідної потужності відрізняються меншими габаритами, масою, підвищеної надійністю в силу модульного виконання електронних ключів, кращого тепловідведення з поверхні модуля і меншої кількості конструктивних елементів.
Вони дозволяють реалізувати більше повний захист від кидків струму і від перенапруги, що істотно знижує ймовірність відмов і пошкоджень електроприводу.
На справжній момент низьковольтні перетворювачі на IGBT мають більш високу ціну на одиницю вихідної потужності, внаслідок відносної складності виробництва транзисторних модулів. Однак за співвідношенням ціна/якість, виходячи з перерахованих достоїнств, вони явно виграють у тиристорних перетворювачів, крім того, на Протягом останніх років спостерігається неухильне зниження цін на IGBT модулі.
Головним перешкодою на шляху їх використання у високовольтному приводі із прямим перетворенням частоти і при потужностях вище 1 - 2 МВт на даний момент є технологічні обмеження. Збільшення комутованого напруги і робочого струму призводить до збільшення розмірів транзисторного модуля, а також вимагає ефективнішого відведення тепла від кремнієвого кристала.
Нові технології виробництва біполярних транзисторів спрямовані на подолання цих обмежень, і перспективність застосування IGBT дуже висока також і в високовольтному приводі. В даний час IGBT транзистори застосовуються у високовольтних перетворювачах у вигляді послідовно з'єднаних декількох одиничних модулів.
Структура і принцип роботи низьковольтного перетворювача частоти на IGBT транзисторах
Типова схема низьковольтного перетворювача частоти представлена ​​на рис. 7. У нижній частині рисунка зображені графіки напруг і струмів на виході кожного елемента перетворювача.
Змінне напруга мережі живлення (u вх.) з постійною амплітудою і частотою (U вх = const, f вх = const) надходить на керований або некерований випрямляч (1).
Для згладжування пульсацій випрямленої напруги (u випрямися.) використовується фільтр (2). Випрямляч і ємнісний фільтр (2) утворюють ланка постійного струму. p> З виходу фільтра постійна напруга u d надходить на вхід автономного імпульсного інвертора (3).
Автономний інвертор сучасних низьковольтних перетворювачів, як було відзначено, виконується на основі силових біполярних транзисторів з ізольованим затвором IGBT. На розглянутому рисунку зображена схема перетворювача частоти з автономним інвертором напруги як отримала найбільше розповсюдження.
В
У інверторі здійснюється перетворення постійного напруги u d у трифазне (або однофазне) імпульсне напруга u і змінною амплітуди і частоти. За сигналами системи управління кожна обмотка електричного двигуна приєднується через відповідні силові транзистори інвертора до позитивного і негативного полюсів ланки постійного струму. Тривалість підключення кожної обмотки в межах періоду проходження імпульсів модулюється за синусоїдальним законом. Найбільша ширина імпульсів забезпечується в середині півперіоду, а до початку і кінця напівперіоду зменшується. Таким чином, система управління забезпечує широтно-імпульсну модуляцію (ШІМ) напруги, що прикладається до обмоток двигуна. Амплітуда і частота напруги визначаються параметрами модулюючим синусоїдальної функції.
При високій несучій частоті ШІМ (2 ... 15 кГц) обмотки двигуна внаслідок їхньої високої індуктивності працюють як фільтр. Тому в них протікають практично синусоїдальні струми.
У схемах перетворювачів з керованим випрямлячем (1) зміна амплітуди напруги u і може досягатися регулюванням величини постійної напруги u d , а зміна частоти - режимом роботи інвертора.
При необхідності на виході автономного інвертора встановлюється фільтр (4) для згладжування пульсацій струму. (У схемах перетворювачів на IGBT чинності низького рівня вищих гармонік у вихідній напрузі потреба у фільтрі практично відсутня.)
Таким чином, на виході перетворювача частоти формується трифазне (або однофазне) змінну напругу змінюваної частоти і амплітуди (U вих = var, f вих = var).
Типові схеми високовольтних перетворювачів частоти
У останні роки багато фірм велику увагу, яка диктується потребами ринку, приділяють розробці і створенню високовольтних частотних перетворювачів. Необхідна величина вихідної напруги перетворювача частоти для високовольтного електроприводу досягає 10 кВ і вище при потужності до декількох десятків мегават.
Для таких напруг і потужностей при прямому перетворенні частоти застосовуються вельми дорогі тиристорні силові електронні ключі зі...
