Принцип работы преобразователя
22.12.11
Схема преобразователя состоит из неуправляемого фильтра, который находится в звене постоянного тока, затем идет на мостовой трехфазный инвертор, выполненный на IGBT-приборах, датчиков тока, блока питания и системы управления. Выпрямитель служит для преобразования трехфазного переменного напряжения в сети питания на постоянное напряжение. Инвертор преобразователь напряжения модулирует управление при помощи транзисторов, ток в цепи с постоянным напряжением преобразовывается на ток с переменным напряжением. Через цепь постоянного тока передается активная мощность из сети к двигателю. Для циркуляции реактивной мощности, которая необходима для создания электромагнитного поля асинхронного двигателя, образуется цепь: обмотки статора двигателя ≈ обратные диоды, шунтирующие транзисторные ключи ≈ конденсаторы фильтра. При запирании ключей индуктивные токи замыкаются через диоды на конденсатор фильтра, не вызывая перенапряжений. Транзисторные ключи управляются драйверами, которые осуществляют гальваническую развязку силовых цепей от цепей управления и защиту транзисторов.
Блок микропроцессорного управления включает в себя программируемый контроллер, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи и пульт управления. Контроллер осуществляет широтно-импульсную модуляцию выходного напряжения преобразователя, у которого амплитуда напряжения зависит от частоты. В контроллере может быть программно реализован пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор технологического параметра (например, напора или расхода воды), который должен контролировать регулируемый электропривод. Все параметры, связанные с управлением приводом, заносятся в память контроллера с помощью программирующего устройства или персонального компьютера через интерфейс. При необходимости преобразователь может обеспечить тормозной режим работы электропривода. Для этого в цепи постоянного тока предусмотрены транзисторный ключ и тормозной разрядный резистор. Энергия торможения двигателя накапливается на конденсаторе фильтра, повышая на нем напряжение. Когда напряжение на конденсаторе фильтра достигнет определенного значения, открывается ключ и конденсатор разряжается на тормозной резистор. Резистор в цепи постоянного тока служит для ограничения тока заряда конденсатора фильтра при включении преобразователя в сеть. При дальнейшей работе резистор шунтируется.
Преобразователь частоты имеет различные виды защиты от влияния, перенапряжений по питанию, повышения напряжения питания; понижения напряжения питания; короткого замыкания в нагрузке; замыкания фазы на землю; перегрева двигателя; ╚опрокидывания╩ двигателя; перегрузки; ошибок управления.
В настоящее время большинство преобразователей изготовляют по схеме автономного инвертора напряжения. Это связано с появлением полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов: IGB-транзисторов и запираемых тиристоров. Типичная схема электропривода с инвертором напряжения на полностью управляемых приборах. Схемной особенностью инвертора напряжения является наличие обратных диодов и фильтрового конденсатора. В отличие от инверторов тока, для которых характерным является работа в каждый момент времени по одному вентилю в анодной и катодной группах, в инверторах напряжения более целесообразна одновременная работа двух вентилей в одной группе и одного вентиля в другой группе. При этом продолжительность работы каждого вентиля зависит от времени работы транзисторных ключей. Тогда ток протекает по всем трем фазным обмоткам двигателя, причем две трети напряжения прикладывается к фазе а и к двум параллельно включенным фазам. При запирании транзисторного ключа и включении транзисторного ключа ток в фазе не может мгновенно измениться и замыкается через диод на конденсатор, чем обеспечивается циркуляция реактивной мощности между обмотками двигателя и конденсатором.
