Схемные решения преобразователей частоты в ЧРП

Схемы, по которым выполняются обычные преобразователи частоты на напряжение 0,4 кВ (380 В), мало отличаются друг от друга и от приведённой структурной схемы. В них используются низковольтные транзисторные ключи, что определяет их невысокую стоимость.

Однако в целях экономии меди, все электродвигатели мощностью 250 кВт и выше выполняются на напряжение 6 или 10 кВ.

В высоковольтном частотно-регулируемом электроприводе приходится использовать достаточно дорогие тиристорные ключи на повышенное напряжение. В преобразователях для высоковольтного асинхронного электропривода необходимы ещё более сложные электронные ключи с полным управлением.

Существует ряд схемных решений позволяющих снизить общую стоимость высоковольтного ЧРП.

Двухтрансформаторная схема включения низковольтного преобразователя:

При двойной трансформации напряжения, допускается использование достаточно дешёвого, низковольтного преобразователя.

Однако обычный трансформатор не может работать на низкой частоте (Т2), поэтому приходится ограничивать диапазон регулирования от n > 0,5·nnom. Немного расширить диапазон позволяет использование специального трансформатора с массивным

магнитопроводом, это не решает проблему в принципе, но увеличивает стоимость и массо-габариты установки. Тем не менее, такая схема до сих пор применяется наиболее часто.

Последовательное включение электронных ключей:

Электронные ключи включаются последовательно (от 4 высоковольтных до 15 низковольтных элементов в плече) и делят напряжение между собой, подобно гирляндам изоляторов.

Реализовать практически это непросто: в том случае, когда один из ключей в плече немного запоздает со своим открытием, к нему будет приложено фазное напряжение сети, что неминуемо выведет его из строя. Полупроводниковые приборы имеют ощутимый разброс временных параметров даже в одной партии, поэтому на управляющую электронику ложиться задача отслеживать и корректировать процесс открытия и запирания каждого ключа.

В связи с тем, что полупроводниковые преобразователи являются виновниками несинусоидальности напряжения, причём номера гармонических составляющих (n) зависят от пульсности преобразователя (n = p·k ± 1, где p – пульсность, k = 1,2,3...), для улучшения характеристик электромагнитной совместимости такие преобразователи частоты выполняют с использованием 2-х, 3-х и 4-х обмоточных согласующих трансформаторов, по 6-и, 12-и и 18-и пульсной схеме соответственно.

Это наиболее распространённая схема, по которой выполняются высоковольтные преобразователи на большую мощность.

Преобразователь с многообмоточным трансформатором:

Используя специальный трансформатор с большим количеством вторичных обмоток (до 18), электрически сдвинутых относительно друг друга по фазе, можно использовать последовательное включение дешёвых низковольтных преобразовательных блоков.

Отчасти это напоминает предыдущую схему.

Решение новое. Некоторые производители анонсируют его как сравнительно дешёвое.

Из недостатков следует отметить большие габариты.

В высоковольтном частотном электроприводе на систему управления ложиться большое количество дополнительных и серьёзных задач по управлению преобразованием частоты, и не снимается основная задача — управление работой привода.

Андрей Ланцов http://e-audit.ru/chrp/

к оглавлению

Знаете ли Вы, низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тыс. км/с при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира