Mga uri ng frequency converter

Ang mga device na tinatawag na frequency converter ay ginagamit upang i-convert ang mains AC voltage na may pang-industriya na frequency na 50/60 Hz sa AC voltage ng ibang frequency. Ang dalas ng output ng frequency converter ay maaaring mag-iba nang malaki, karaniwang mula 0.5 hanggang 400 Hz. Ang mas mataas na mga frequency ay hindi katanggap-tanggap para sa mga modernong motor dahil sa likas na katangian ng mga materyales kung saan ginawa ang stator at rotor core.

Anumang uri frequency converter may kasamang dalawang pangunahing bahagi: control at power supply. Ang bahagi ng kontrol ay isang circuit ng isang digital microcircuit na nagbibigay ng kontrol sa mga switch ng power unit, at nagsisilbi rin upang kontrolin, i-diagnose at protektahan ang driven drive at ang converter mismo.

Direktang kasama sa seksyon ng power supply ang mga switch — malalakas na transistor o thyristor. Sa kasong ito, ang mga frequency converter ay may dalawang uri: na may naka-highlight na seksyon ng direktang kasalukuyang o may direktang komunikasyon. Ang mga direct-coupled converter ay may kahusayan na hanggang 98% at maaaring gumana nang may malalaking boltahe at agos.Sa pangkalahatan, ang bawat isa sa dalawang uri ng frequency converter na binanggit ay may mga indibidwal na pakinabang at disadvantages, at maaaring makatuwirang ilapat ang isa o ang isa para sa iba't ibang mga aplikasyon.

Direktang komunikasyon

Ang mga frequency converter na may direktang koneksyon sa galvanic ay ang unang lumitaw sa merkado, ang kanilang seksyon ng kapangyarihan ay isang kinokontrol na thyristor rectifier, kung saan ang ilang mga grupo ng locking thyristors ay binuksan sa turn, at ang stator windings ay konektado naman sa network. Nangangahulugan ito na sa huli ang boltahe na ibinibigay sa stator ay hinuhubog bilang mga piraso ng isang mains sine wave na pinapakain sa serye sa mga windings.

Ang sinusoidal boltahe ay na-convert sa isang sawtooth boltahe sa output. Ang dalas ay mas mababa kaysa sa mga mains — mula 0.5 hanggang 40 Hz. Malinaw, ang saklaw ng ganitong uri ng converter ay limitado. Ang mga non-locking thyristor ay nangangailangan ng mas kumplikadong mga control scheme, na nagpapataas sa halaga ng mga device na ito.

Ang mga bahagi ng output sine wave ay bumubuo ng mas mataas na mga harmonika, at ito ay mga karagdagang pagkalugi at sobrang pag-init ng motor na may pagbawas sa metalikang kuwintas ng baras, bilang karagdagan, hindi mahinang mga abala ang pumapasok sa network. Kung ginagamit ang mga compensating device, tumataas muli ang mga gastos, tumataas ang mga sukat at timbang, at bumababa ang kahusayan ng converter.

Ang mga bentahe ng mga frequency converter na may direktang galvanic coupling ay kinabibilangan ng:

• ang posibilidad ng tuluy-tuloy na operasyon na may makabuluhang mga boltahe at alon;
• impulse overload resistance;
• Kahusayan hanggang sa 98%;
• applicability sa high voltage circuits mula 3 hanggang 10 kV at mas mataas pa.

Sa kasong ito, ang mga high-voltage frequency converter ay, siyempre, mas mahal kaysa sa mga mababa ang boltahe. Dati, ginagamit ang mga ito kung saan kinakailangan — lalo na ang mga direct-coupled thyristor converter.

Sa koneksyon ng DC na naka-highlight

Para sa mga modernong drive, ang mga frequency converter na may naka-highlight na DC block ay mas malawak na ginagamit para sa mga layunin ng frequency regulation. Dito, ang conversion ay ginagawa sa dalawang hakbang. Una, ang input mains boltahe ay rectified at sinala, smoothed, pagkatapos ay fed sa inverter, kung saan ito ay convert sa alternating kasalukuyang na may kinakailangang dalas at boltahe na may kinakailangang amplitude.

Ang kahusayan ng naturang dobleng conversion ay bumababa at ang mga sukat ng aparato ay nagiging bahagyang mas malaki kaysa sa mga converter na may direktang koneksyon sa kuryente. Ang sine wave ay nabuo dito sa pamamagitan ng isang autonomous na kasalukuyang at boltahe na inverter.

Sa DC link frequency converters, latching thyristors o IGBT transistors… Pangunahing ginamit ang mga locking thyristor sa mga unang ginawang frequency converter ng ganitong uri, pagkatapos, sa paglitaw ng mga IGBT transistor sa merkado, ito ay mga converter batay sa mga transistor na ito na nagsimulang mangibabaw sa mga mababang boltahe na device.

Upang i-on ang thyristor, sapat na ang isang maikling pulso na inilapat sa control electrode, at upang patayin ito, kinakailangan na maglapat ng reverse boltahe sa thyristor o i-reset ang switching current sa zero. Ang isang espesyal na pamamaraan ng kontrol ay kinakailangan - kumplikado at dimensional. Ang mga bipolar IGBT transistors ay may mas nababaluktot na kontrol, mas mababang pagkonsumo ng kuryente at medyo mataas ang bilis.

Dahil dito, ginawang posible ng mga frequency converter na batay sa IGBT transistors na palawigin ang hanay ng mga bilis ng kontrol ng drive: ang mga asynchronous na vector control motor na batay sa IGBT transistors ay maaaring ligtas na gumana sa mababang bilis nang hindi nangangailangan ng mga sensor ng feedback .

Ang mga microprocessor na kasama ng mga high-speed transistor ay gumagawa ng mas kaunting mas mataas na harmonic sa output kaysa sa mga thyristor converter. Bilang isang resulta, ang mga pagkalugi ay nagiging mas maliit, ang mga windings at ang magnetic circuit ay mas mababa ang init, ang mga rotor pulsations sa mababang frequency ay nabawasan. Mas kaunting pagkalugi sa mga bangko ng kapasitor, sa mga transformer - ang buhay ng serbisyo ng mga elementong ito ay tumataas. Mas kaunti ang mga error sa trabaho.

Kung ihahambing natin ang isang thyristor converter na may isang transistor converter na may parehong kapangyarihan ng output, kung gayon ang pangalawa ay mas mababa ang timbang, magiging mas maliit sa laki, at ang operasyon nito ay magiging mas maaasahan at pare-pareho. Ang modular na disenyo ng mga switch ng IGBT ay nagbibigay-daan para sa mas mahusay na pag-aalis ng init at nangangailangan ng mas kaunting espasyo para sa pag-mount ng mga elemento ng kapangyarihan, bilang karagdagan, ang mga modular switch ay mas protektado mula sa paglipat ng mga surges, iyon ay, ang posibilidad ng pinsala ay mas mababa.

Ang mga frequency converter batay sa mga IGBT ay mas mahal dahil ang mga power module ay kumplikadong mga elektronikong sangkap na gagawin. Gayunpaman, ang presyo ay nabibigyang katwiran ng kalidad. Kasabay nito, ang mga istatistika ay nagpapakita ng posibilidad na bawasan ang mga presyo ng IGBT transistors bawat taon.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng IGBT frequency converter

Ang figure ay nagpapakita ng isang diagram ng isang frequency converter at mga graph ng mga alon at boltahe ng bawat isa sa mga elemento. Ang boltahe ng mains ng pare-pareho ang amplitude at dalas ay ibinibigay sa rectifier, na maaaring kontrolado o hindi makontrol. Pagkatapos ng rectifier mayroong isang kapasitor - isang capacitive filter. Ang dalawang elementong ito—isang rectifier at isang kapasitor—ay bumubuo ng isang DC unit.

Mula sa filter, ang isang pare-parehong boltahe ay ibinibigay na ngayon sa isang autonomous pulse inverter kung saan gumagana ang IGBT transistors. Ang diagram ay nagpapakita ng isang tipikal na solusyon para sa mga modernong frequency converter. Ang direktang boltahe ay na-convert sa isang three-phase pulse na may adjustable frequency at amplitude.

Ang sistema ng kontrol ay nagbibigay ng mga napapanahong signal sa bawat isa sa mga susi, at ang kaukulang mga coil ay sunud-sunod na inililipat sa permanenteng koneksyon. Sa kasong ito, ang tagal ng pagkonekta ng mga coils sa koneksyon ay modulated sa sine. Kaya, sa gitnang bahagi ng kalahating panahon, ang lapad ng pulso ay ang pinakamalaking, at sa mga gilid - ang pinakamaliit. Dito nangyayari pulse width modulation boltahe sa motor stator windings. Ang dalas ng PWM ay karaniwang umabot sa 15 kHz, at ang mga coils mismo ay gumagana bilang isang inductive filter, bilang isang resulta kung saan ang mga alon sa pamamagitan ng mga ito ay halos sinusoidal.

Kung ang rectifier ay kinokontrol sa input, pagkatapos ay ang pagbabago ng amplitude ay ginagawa sa pamamagitan ng pagkontrol sa rectifier, at ang inverter ay responsable lamang para sa frequency conversion. Minsan ang isang karagdagang filter ay naka-install sa output ng inverter upang basagin ang kasalukuyang mga alon (napakabihirang ginagamit ito sa mga low-power converter).Sa alinmang paraan, ang output ay tatlong-phase na boltahe at kasalukuyang AC na may mga pangunahing parameter na tinukoy ng gumagamit.