AC Privod INFO
Призначення, принципи роботи частотних перетворювачів та основні їх види.
В основі регулювання частоти обертання електродвигуна змінного струму лежить залежність швидкості обертання та моменту сили на валу двигуна від частоти прикладеного до нього напруги живлення. Частотні перетворювачі (частотні регулятори, перетворювачі частоти, частотники) можуть змінювати частоту напруги, що подається на електродвигун, і таким чином регулюють швидкість обертання електродвигуна без втрати потужності на валу.
Схеми перетворення частоти з безпосереднім електричним зв’язком з мережею є керованим випрямлячем на тиристорах. Блок управління перетворювача по черзі відмикає напівпровідникові пристрої, що подають напругу заданої частоти на обмотки електродвигуна.
Така схема забезпечує стабільну роботу двигуна при невеликих швидкостях обертання ротора, високий ККД, а при гальмуванні двигуна, можливість передачі генерованої електроенергії назад в мережу.
Але такі схеми перетворювачів частоти мають безліч недоліків. Головний мінус – неможливість змінювати частоту у більшу сторону. У вихідній напрузі таких частотних перетворювачів є постійна складова і субгармоніки, що в свою чергу викликає перегрів обмоток і появу електромагнітних перешкод. Все це обмежує сфери застосування частотників із безпосереднім зв’язком.
Сучасні частотні перетворювачі працюють за принципом подвійного перетворення.
Перетворювачі подвійного перетворення мають можливість змінювати частоту в широкому діапазоні як у більшу, так і меншу сторону. Напруга на виході перетворювача має практично чисту синусоїду, за відсутності гармонік. Можливе плавне регулювання частоти напруги живлення.
Перетворювачі частоти з подвійним перетворенням зазвичай складаються з наступних блоків:
- Випрямляч вхідної напруги з ємнісними, індуктивними або комбінованими фільтрами. Цей вузол здійснює перетворення змінної напруги на постійне та її згладжування.
- Інвертуючий блок робить зворотне перетворення постійної напруги на змінне. Індуктивний елемент на виході перетворювача також здійснює фільтрацію постійної складової та високочастотних перешкод.
- Керуюча схема на базі мікропроцесора, задає частоту вихідної напруги та струму. Частота струму на виході інвертора визначається шириною (тривалістю) імпульсів зі схеми управління (широтно-або частотно-імпульсна модуляція). Контролер також здійснює управління зовнішніми пристроями, автоматичне регулювання зворотного зв’язку підключеної до нього електричної машини та інші функції.
Таким чином в сучасному частотному перетворювачі, для регулювання частоти вихідної напруги, напруга живлення спочатку перетворюється в постійне, потім інвертується в змінну напругу, мікроконтролером задається необхідна частота, здійснюється управління електродвигуном в залежності від навантажень або інших параметрів, встановлених користувачем. Також за запрограмованими алгоритмами здійснюються плавні пуск, гальмування та ін. дії з керування двигуном. Частотні перетворювачі на мікроконтролерах можуть інтегруватися в Автоматизовані системи управління технологічними процесами підприємств (АСУТП), що істотно розширює їх можливості.