AC Privod INFO
Назначение, принципы работы частотных преобразователей и основные их виды.
В основе регулирования частоты вращения электродвигателя переменного тока, лежит зависимость скорости вращения и момента силы на валу двигателя от частоты приложенного к нему напряжения питания. Частотные преобразователи (частотные регуляторы, преобразователи частоты, частотники) могут изменять частоту подаваемого на электродвигатель напряжения и таким образом регулируют скорость вращения электродвигателя без потери мощности на валу.
Схемы преобразования частоты с непосредственной электрической связью с сетью представляют собой управляемый выпрямитель на тиристорах. Блок управления преобразователя поочередно отпирает полупроводниковые устройства, подающие напряжение заданной частоты на обмотки электродвигателя.
Такая схема обеспечивает стабильную работу двигателя при небольших скоростях вращения ротора, высокий КПД, а при торможении двигателя, возможность передачи генерируемой электроэнергии обратно в сеть.
Но такие схемы преобразователей частоты имеют и множество недостатков. Главный минус — невозможность изменять частоту в большую сторону. В выходном напряжении таких частотных преобразователей присутствует постоянная составляющая и субгармоники, что в свою очередь вызывает перегрев обмоток и появление электромагнитных помех. Все это ограничивает сферы применения частотников с непосредственной связью.
Современные частотные преобразователи работают по принципу двойного преобразования.
У преобразователей двойного преобразования есть возможность изменять частоту в широком диапазоне как в большую, так и меньшую сторону. Напряжение на выходе преобразователя имеет практически чистую синусоиду, при отсутствии гармоник. Возможно плавное регулирование частоты питающего напряжения.
Преобразователи частоты с двойным преобразованием обычно состоят из следующих блоков:
- Выпрямитель входного напряжения с емкостными, индуктивными или комбинированными фильтрами. Этот узел осуществляет преобразование переменного напряжения в постоянное и его сглаживание.
- Инвертирующий блок делает обратное преобразование постоянного напряжения в переменное. Индуктивный элемент на выходе преобразователя также производит фильтрацию постоянной составляющей и высокочастотных помех.
- Управляющая схема на базе микропроцессора, задает частоту выходного напряжения и тока. Частота тока на выходе инвертора определяется шириной (длительностью) импульсов со схемы управления (широтно- или частотно- импульсная модуляция). Контроллер также осуществляет управление внешними устройствами, автоматическое регулирование по обратной связи подключенной к нему электрической машины и другие функции.
Таким образом в современном частотным преобразователе, для регулировки частоты выходного напряжения, питающее напряжение сначала преобразуется в постоянное, затем инвертируется в переменное напряжение, микроконтроллером задается требуемая частота, осуществляется управление электродвигателем в зависимости от нагрузок или иных параметров, установленных пользователем. Также по запрограммированным алгоритмам осуществляются плавные пуск, торможение и др. действия по управлению двигателем. Частотные преобразователи на микроконтроллерах могут интегрироваться в Автоматизированные системы управления технологическими процессами предприятий (АСУТП), что существенно расширяет их возможности.