Преобразователь частоты с управляемым выпрямителем и автономным инвертором напряжения

Структурная схема преобразователя частоты со звеном постоянного тока и управляемым выпрямителем, работающая на обмотку статора асинхронного двигателя, представлена на рисунке. В схему включены автономный инвертор напряжения (АИН) и система управления инвертора (СУИ), управляемый выпрямитель (УВ), имеющий LC- фильтр на выходе. LC- фильтр служит для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.

ПЧ Структурная схема

Тормозной резистор Rт ,рассеивает энергию торможения, которая вырабатывается двигателем при переходе его в генераторный режим во время торможения. Тормозной резистор подключается прерывателем торможения Kт.. Управляемый выпрямитель запитан от трехфазной сети частоты 50 Гц. Управляется выпрямитель системой управления выпрямителем (СУВ) от сигнала задания напряжения.

Чаще всего схема силовой части инвертора собирается как трехфазная мостовая схема, называемая в отечественной литературе Мост Ларионова. Схема состоит из шести полностью управляемых ключей. В качестве управляемых вентилей применяются IGBT транзисторы. На схеме они обозначены цифрами от 1 до 6. IGBT транзисторы обладают двухсторонней проводимостью. Протекание тока в прямом направлении от положительного полюса напряжения к отрицательному обеспечивают транзисторные ключи. Обратная проводимость осуществляется диодами обратного тока, которые включены параллельно транзисторам. Они создают цепь обратного тока в период коммутации транзисторов и во время торможения двигателя.

Регулирование частоты ωо на выходе преобразователя производится воздействием сигнала управления инвертором. В системе управления инвертора задающий сигнал преобразуется в серию управляющих импульсов, подаваемые на ключи инвертора по определенному закону. Величина выходного напряжения определяется значением выпрямительного напряжения Ud. На рисунке показана диаграмма состояния вентилей инвертора.

ПЧ Структурная схема

При данном алгоритме управления в любой момент времени, какие то из трех ключей находятся в замкнутом состоянии. Через шестую часть периода, состояние вентилей изменяется. Длительность включенного состояния ∆t определяет значение выходной частоты. Направление вращения двигателя определяется последовательностью срабатывания ключей 1-2-3-4-5-6. Для реверсирования двигателя необходимо изменить последовательность включения на обратную. На следующей диаграмме показаны фазные напряжения UsA , UsB, UsC и линейное напряжение Uab.

ПЧ Структурная схема

Uab = UsA — UsB Выходное напряжение частотного преобразователя со звеном постоянного тока выделяется из выходного напряжения выхода выпрямителя, поэтому регулирование входного сигнала на входе системы управления выпрямителем, приводит к соответственному изменению напряжения на выходе частотного преобразователя При питании автономного инвертора от источника постоянного напряжения (выпрямителя), на управляемых вентилях, при снижении выходной частоты преобразователя или с возрастанием оборотов двигателя до величины, большей скорости идеального холостого хода, двигатель переходит в режим рекуперативного торможения. Если выпрямитель выполняется как нереверсивный, то рекуперации энергии в сеть не происходит. Для обеспечения тормозного режима в таких схемах используют тормозной резистор Rт . При переходе двигателя в режим торможения включается электронный ключ Кт энергия торможения гасится на тормозном резисторе.