Преобразователи частоты

Преобразователи частоты.

Преобразуют напряжение данной частоты в другое. Возникают:

1. Преобразователи частоты с непосредственной связью: а) с естественной коммутацией тока тиристоров (НПИ с ЕК) б) с искусственной коммутацией тока тиристоров (НПИ с ИК) Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока.

Преобразователи частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией тела тиристоров.

(НПИ с ЕК) Силовая часть НПИ с ЕК не отличается от силовой части реверсивного управления выпрямителя. Принцип работы рассмотрим на примере трехфазной-однофазной схемы со средней точкой.

При R нагрузке отпирая поочередно тиристоры I и II групп получим на выходе переменное напряжение с частотой. Регулируя можно изменять его действительное значение. Из рисунка 1 видно, что.

где k = 0,1,2. число полуволн питающего напряжения. Или Изменение частоты осуществляется дискретно. Для получения плавного регулирования частоты преобразователя необходима пауза между включением и выключением I и II групп тиристоров. При этом частота будет определятся выражением.

(целесообразно закон реализовывать с помощью микропроцесса) Возвратимся к рис. а) При работе на RL загрузку отпирание очередной группы вентилей возможно только после спада тока в нагрузке до нуля. Это приводит к необходимости контролировать ток нагрузки или устанавливать достаточным для самой «индуктивной» нагрузки. При этом на участке НПИ работает в режиме инвертора ведомого сетью. НПИ с ЕК могут питаться как от трехфазной так и от однофазной сети переменного тока. По числу фаз выходного напряжения их подразделяют на однофазные и многофазные. Видно, что многофазные (по выходу) НПИ с ЕК на базе мостовых групп должны для исключения Кд быть с потенциальным разделением фаз нагрузки. Наибольшее применение НПИ находят в электроприводе переменного тока, в дуговых швах, электролизе, гальванопластике и т. д. Если угол регулировки в НПИ в течении полупериода выходного напряжения не изменяются, то огибающая выходного напряжения приближается к прямоугольной. Воздействовать на форму огибающей кривой выходного напряжения можно с помощью модуляции угла отпирания тиристоров. Известно, что для выпрямителя (а следовательно и НПИ с ЕК) среднее значение выходного напряжения определяется выражением.

(1).

где — коэффициент схемы = 1 для схем со средней точкой.

для мостовых выпрямителей () — амплитудное значение фазного питающего напряжения (на вторичной обмотке тиристора) — угол проводимости тиристоров (постоянная величина при любом) — угол управления m — число тактов выпрямителя, зависящее от числа фаз и схемы выпрямителя. Из выражения (1) видно, что среднее значение выходного напряжения зависит по косинусоидальному закону от угла. Т. е. если обеспечить изменение М в диапазоне от 0 до и обратно, то выходное напряжение НПИ будет иметь косинусоидалную огибающую выходного напряжения. Различают согласованное и раздельное управление работой вентильных групп. При согласованном управлении тиристоры одной группы работают в режиме выпрямителя. Изменяя углы управления с определенной частотой и переходя из одного режима в другой получим переменное выходное напряжение. +. Отсутствует перерыв в работе НПИ при переходе с одной группы тиристоров к другой.

—. Пробегают уравнительные токи между группами тиристоров. Уравнительные токи можно исключить за счет раздельного управления тиристорными группами. При этом управляющие импульсы подаются только на работающую группу тиристоров (подобно тому, как было рассмотрено ранее).

! + всех НПИ с ЕК — не боятся срывов коммутации т.к. она сорваться не может.

Структурные схемы НПИ.

НПИ с ИК Строятся по таким же структурным схемам, как и НПИ с ЕК эти преобразователи позволяют:

— преобразовывать одну частоту в другую, как выше, так и ниже входной.

— осуществлять управление фазой входного тока (компенсаторы реактивной мощности) остановиться подробней.

— преобразовывать число фаз питающего напряжения. НПИ с ИК позволяют осуществить преобразование с различными законами переключения управляемых вентилей.

Способ попеременного подключения фаз нагрузки к положительным и отрицательным огибающим — фазного выпрямленного напряжения.

Т.е. выходное напряжение формируется из отдельных участков положительных и отрицательных огибающих входного напряжения преобразователя. Изменение выходной частоты производится изменением частоты коммутирующих функций и (согласно единичным значениям этих функций управляющие потенциалы подаются на все вентили катодной или анодной групп вентилей. Можно конечно соответствующим образом вырабатывать и импульсы управления). Увеличение числа фаз питающей сети приводит к приближению формы выходного напряжения к прямоугольной. Регулирование выходного напряжения +. Данный способ прост в реализации осуществляют с использованием задержки на отпирание тиристоров, (введением угла регулирования) или введением пауз между + и — полупериодом выходного напряжения. На интервале наименьшую разность с Uou имеет фаза, А и она подключается к нагрузке. С момента более близким становится напряжение фазы С. С момента опять подключается, А и т. д. Подобное управление можно реализовать автоматически на компараторах. Выходную частоту преобразователя можно плавно регулировать, регулируя частоту опорного напряжения, а амплитуду — изменяя амплитуду опорного напряжения.

—. При выходного напряжения существенно увеличивается амплитуда высших гармоник.

из книжки не включать !.

Способ регулирования интегрального отклонения выходного напряжения преобразователя от опорного.

При этом способе нагрузку поочередно подключают у двум выходным фазам, мгновенные значения напряжений которых наиболее близки к мгновенному значению опорного напряжения и напряжение одной из которых больше, а другой — меньше опорного напряжения и осуществляется поочередное подключение к нагрузке напряжения этих фаз. Время подключения каждой из фаз определяется интегральным отклонением выходного напряжения от опорного. Переключение с фазы на фазу происходит в момент когда интеграл разности достигает заданного значения. Кривая выходного напряжения при данном способе формирования обеспечивает среднее приближение выходного напряжения к опорному в большой степени, чем при способе непосредственного приближения.

Способ формирования напряжения с квазиоднополосной модуляцией.

В простейшем случае алгоритм управления силовыми вентилями обеспечивает динамическое подключение через равные интервалы времени фаз питающей сети к фазам нагрузки.

где — частота переключения ключей (частота модуляции) фаз питающей сети к фазам нагрузки — частота питающей сети — частота 1-й гармоники выходного напряжения. Мгновенное напряжение на нагрузке: Регулирование выходного напряжения может осуществится за счет введения регулируемой паузы между двумя последовательными переключениями ключей или подключения на интервале регулирования (вместо паузы) другой фазы.

+. Отсутствует субгармоники в широком диапазоне изменения, легко реализуется система управления. вых. модул. вх. В преобразователях (НПИ) с ИК необходимо как и в интервалах напряжения предусматривать узлы принудительной коммутацией. (часть НПИ с квазиоднополосной модуляцией не читал).

Трехфазно-однофазный НПИ с блоком пофазной коммутации.

Содержит:

1). Силовую часть на симметричных или встречно-параллельных соединенных тиристорах В1-В6.

2). Блок искусственной коммутациимостД1-Д6, тиристорный мостВ7-В10;С, L — коммутирующий L и C; В11-В14 — распределительный мост PU — распределитель импульсов СС — схема совпадения.

Работа открыты В1, В4. С заряжается через В7, В10 от выпрямительного моста Д1-Д6 до полярности без скобок. Для переключения на другое линейное напряжение (было хотим) необходимо запереть В4 и отпереть В6. Для запирания В4 необходимо вначале определить, в каком направлении через него протекает ток, чтобы знать, какой из распределительных тиристоров должен быть открыт. Для этого с датчика направление тока ДТ сигнал поступает на схему совпадения СС. Если направление тока через В4 такое, как на рисунке пунктирной стрелкой, то СУ выдает импульсы на отпирание В8 В14 и С разряжаясь по контуру С-L-В14-В4-Д3-В8-С запирает В4. При этом С продолжает разряд по контуру С-L-В14—ДТ-В1-Д5-В8-С. После запирания В4 отпирается В9 и С ускоренно перезаряжается с полярностью в скобках от диодного моста Д1-Д6 через В8, В9. Если направление тока — сплошной стрелкой, то для запирания В4 отпираются В9, В12. При этом С разряжаясь по контуру С-L-В9-Д4-В4-В12-С запирает В4 и продолжает запираться по контуру L-В9-Д6-В1-ДТ—В12-С. После запирания В4 С перезаряжается до полярности в скобках от Д1-Д6 через В8 В9. Аналогично происходит запирание тиристоров катодной группы В1, В3,В5.

Трехфазно - трехфазный преобразователь с блоком общей коммутации.

В1-В6 — рабочие тиристоры В25-В28,LC — блок коммутации В19, В20 — распределительные тиристоры В29-В34 — мост для заряда С Данный преобразователь позволяет выборочно запирать вентили силовой части.

Работа Пусть С заряжен до полярности без скобок. Для запирания, например В1, отпираются В25,26,19,34,С разряжается по контуру С-В25-В19-В1-В34-В26-L-C и запирает В1 в момент равенства 0 ход через него. После запирания В1 С быстро перезаряжается через него. После запирания В1 С быстро перезаряжается через ряд отпираемых тиристоров по контуру С-В25-В19-В20-В26-L-C до полярности в скобках. После запирания В1 отпирается следующий вентиль например В3.