Непосредственные преобразователи частоты


В  данном  классе  преобразователей  различают  НПЧ  с  естественной и принудительной коммутацией.  НПЧ  с  естественной  коммутацией (циклоконверторы)  представляют  собой  комплекс  быстродействующих  реверсивных  тиристорных  преобразователей,  выполненных  по  различным  схемам:  нулевым  или  мостовым,  мало-  или  многоимпульсным,  встречно-параллельным  или  перекрестным,  с  совместным  или  раздельным  управлением.  Пример  выполнения силовой схемы тиристорного НПЧ представлен на рис.6.1.

neposredstvennye preobrazovateli chastoty Непосредственные преобразователи частотыРис.6.1.  НПЧ  с  естественной  коммутацией:  а  —  структурная  схема  силовой части НПЧ;                      б) — структурная схема мостового ТП

Основные достоинства НПЧ с естественной коммутацией:

  1. относительно  высокий  КПД,  достигаемый  благодаря  однократному преобразованию электрической энергии;  —
  2. возможность  двухстороннего  обмена  между  питающей  сетью  и  двигателем,  что  обеспечивает  как  двигательные,  так  и  тормозные  режимы ЭП с рекуперацией энергии в сеть;
  3. использование  устройств  с  естественной  коммутацией (тиристоров), более надежных, экономичных и обладающих большей перегрузочной  способностью  в  сравнении  с  устройствами  принудительной коммутации;
  4. возможность  получения  сколь  угодно  низких  частот  выходного  напряжения  преобразователя  и  обеспечения  равномерного  вращения двигателя на малых скоростях;
  5. практически неограниченная мощность НПЧ;
  6. возможность конструирования НПЧ по блочно-модульному принципу, обеспечивающему удобство эксплуатации и резервирования.  Основные недостатки данных НПЧ:
  7. ограничение максимальных значений выходной частоты на уровне  порядка 1/3…2/3 от частоты питающей сети;
  8. наличие  субгармоник  и  постоянных  составляющих выходного  напряжения  и  тока  при  неблагоприятных  соотношениях  частот  на  входе и выходе ПЧ;
  9. низкий коэффициент мощности, несинусоидальность и модуляция  входных  токов  ПЧ.  Невысокие  показатели  электромагнитной  совместимости с питающей сетью;
  10. сложность (многоэлементность)  силовых  цепей  и  цепей  управления, что оправдывается лишь на больших мощностях.

Такие  НПЧ  преимущественно  применяются  в  тихоходных  синхронных  и  асинхронных  электроприводах  средней  и  большой  мощности. Например насосы, вентиляторы, кондиционеры, увлажнители воздуха, сплит системы.

neposredstvennye preobrazovateli chastoty1 Непосредственные преобразователи частоты

Рис.6.2. Примеры силовой части ПНЧ с принудительной коммутацией

НПЧ с принудительной коммутацией (матричные) реализуются на  полностью управляемых ключах – транзисторах или запираемых тиристорах.  Они  в  значительной  степени  лишены  указанных  недостатков  НПЧ  с  естественной  коммутацией.  Управление  осуществляется  на основе  ШИМ. Примеры  реализации  силовых  схем  таких  НПЧ  представлены на рис.6.2.

  Из  рисунка  видно,  что  любая  фаза  сети  может  быть  непосредственно подключена к любой фазе двигателя.