Слишком сложно? Тогда запросите консультацию специалиста!
Наша компания занимается тем, что помогает студентам выполнять различные учебные работы на заказ. Вы можете ознакомиться с перечнем выполняемых работ, а так же с их стоимостью на странице с ценами.
Преобразователь частоты является важнейшим звеном электропривода переменного тока- Он во многом определяет мощность, экономичность и диапазон регулирования частоты вращения двигателей переменного тока. Тип преобразователя определяет структуру системы управления. Различные типы преобразователей частоты, нашедшие применение в области частотного регулирования, подразделяются на две группы, отличающиеся по используемым техническим средствам и структуре. Первую группу составляют вращающиеся преобразователи, выполненные в виде специальных электрических машин или их каскадов (см. 7.4), вторую группу составляют статические преобразователи частоты, выполненные на базе полупроводниковых элементов. Последние подразделяют на непосредственные преобразователи частоты и преобразователи частоты со звеном постоянного тока (автономные инверторы).
Автономные управляемые инверторы представляют собой преобразователи частоты, в которых осуществляется преобразование синусоидального напряжения сети в постоянное напряжение, а затем преобразование постоянного напряжения в переменное напряжение изменяемой частоты. Преобразователь частоты выполняет одновременно две функции: энергетическую - питания двигателя и управляющую - регулирования частоты вращения. Создание бесконтактных электроприводов на базе электродвигателей переменного тока (асинхронных, синхронных, синхронно-реактивных) связано с выбором инвертора, который преобразует постоянный ток в переменный необходимой формы и фазности, позволяет управлять значениями среднего напряжения и частоты, в соответствии с законом, необходимым для создания вращающего момента электродвигателя.
Существующие инверторы могут быть разделены на два типа:
- инверторы, в которых улучшение гармонического спектра достигается широтно-импульсной модуляцией;
- инверторы, в которых эта задача решается формированием многоступенчатых кривых выходного напряжения амплитудно-импульсной модуляцией.
Поскольку при амплитудно-импульсной модуляции необходима установка выходных трансформаторов, этот подкласс инверторов уступает инверторам с ШИМ по массогабаритным и энергетическим показателям.
В частотно управляемом электроприводе применяют различные инверторы, отличающиеся видами коммутации тиристоров, схемами их соединения, способами регулирования выходного напряжения. В зависимости от способа коммутации тока тиристоров инверторы делятся на ведомые сетью и автономные (с искусственной коммутацией). В инверторах ведомых сетью коммутация тока с тиристора на тиристор обеспечивается напряжением переменного тока источника питания. В автономных инверторах для коммутации тока используются дополнительные тиристоры, диоды, конденсаторы и катушки индуктивности. Различные схемы принудительной коммутации тиристоров автономных инверторов приведены в /60/. Прекрасные осциллограммы, характеризующие процессы в автономных инверторах, представлены в /103/. Сведения о серийно выпускаемых преобразователях частоты представлены в /111/.
Достоинством автономных инверторов является возможность получения напряжения любой требуемой частоты , а недостатком - двухкратное преобразование энергии, что снижает КПД и увеличивает массогабаритные показатели. Автономные инверторы могут выполняться как с понижающими трансформаторами так и без трансформаторов, что часто имеет место в приводах подач и главного движения станков с ЧПУ.
Автономные инверторы делятся на инверторы напряжения (АИН) и инверторы тока (АИТ). Во-первых, между звеном постоянного тока и инвертором включена конденсаторная батарея большой емкости, рис.6 .14,
Благодаря этому АИН имеют жесткую внешнюю характеристику, когда при изменении тока нагрузки напряжение остается постоянным. Вследствие таких свойств при использовании АИН управляющими воздействиями на двигатель являются частота и амплитуда напряжения, АНН используется в разомкнутых электроприводах, при управлении группой регулируемых электродвигателей. При питании от АИН активно-индуктивной нагрузки предусматривается обратный выпрямитель, что позволяет току в нагрузке протекать со сдвигом по фазе по отношению к напряжению. Выпрямленное напряжение фильтруется с помощью конденсатора Сф а затем с помощью автономного инвертора снова преобразуется в трехфазное переменное напряжение требуемой частоты. Недостаток АИН - большая масса и габариты конденсаторной батареи Сф Конденсаторы Ск служат для искусственной коммутации тиристоров инвертора. Для предотвращения разряда конденсаторов через нагрузку предусмотрены отсекающие диоды V3. Реакторы L1 L2 необходимы для ограничения тока разряда коммутирующих конденсаторов через обратные диоды /56/.
АИТ содержат источник тока, то есть на выходе управляемых выпрямителей перед инвертором имеются реакторы с большой индуктивностью, рис. 6.15.
Для улучшения коммутации тиристоров применены коммутирующие емкости, значительно большего номинала по сравнению с АИН, и отсекающие диоды. При коммутации к тиристорам приложено напряжение коммутирующего конденсатора, а к диодам - суммарное напряжение конденсатора и двигателя.
При использовании АИТ управляющими воздействиями на двигатели являются частота и ток обмотки статора. АИТ предпочтительны для индивидуальных реверсивных электроприводов, работающих в повторно- кратковременном режиме. Важным преимуществом АИТ является возможность рекуперации энергии в сеть при торможении электродвигателя.
Регулирование напряжения в преобразователях частоты со звеном постоянного тока может быть реализовано различными путями:
- за счет использования управляемого (тиристорного) выпрямителя - фазовое управление, рис.6.14 и 6.15;
- при использовании неуправляемого выпрямителя за счет включения перед инвертором широтно-импульсного преобразователя (ШИП), рис. 6.16;
- совмещение
функций регулирования частоты и напряжения в самом инверторе. Однако, это существенно усложняет алгоритм управления и предпочтение отдается первым двум методам. Внешняя характеристика инвертора напряжения представляет собой в идеальном случае прямую, параллельную оси абсцисс, так как напряжение на нагрузке не изменяется с увеличением тока. Внешняя характеристика инвертора тока нелинейна и носит падающий характер, рис. 6.17.
Тиристорный инвертор, представленный на рис. 6.16, позволяет получить улучшенный гармонический состав выходного напряжения широтно-импульсной модуляцией.
Рассмотрим диаграмму формирования выходных токов (напряжений) фаз инвертора (рис. 6.14 и 6.15), представленную на рис. 6.18. При таком законе формирования фазных напряжений и токов по очереди включены только две фазы. В том случае, когда длительность импульса выходного напряжения инвертора составляет 2/3 длительности полупериода, в гармоническом спектре выходного напряжения отсутствуют гармонические кратные трем и коэффициент нелинейных искажений, показывающий степень приближения к синусоидальной форме, равен кнИ= 31,2 % .
В случае формирования фазных токов по простейшему закону, как показано на рис. 6.18 вектор магнитодвижущих сил имеет шесть позиций за один оборот (цикл). Дискретное вращения вектора МДС сопровождается дискретным вращением поля статора, что вызывает пульсации вращающего момента и соответственно частоты вращения электродвигателей.
Плавность вращения вектора МДС можно улучшить приближением напряжений фаз к квазисинусоидальной форме методом широтно-импульсного модулирования, рис.6.19. ШИМ позволяет также регулировать среднее значение напряжения. Точность аппроксимации синусоиды повышается по мере увеличения частоты коммутации силовых ключей.
К первому классу относятся инверторы, обладающие улучшенным гармоническим составом формируемого напряжения, что обеспечивает равномерное вращение вектора напряжения обмотки статора двигателя. Ко второму классу относят инверторы, обеспечивающие простейшую форму кривых выходного напряжения, что создает дискретное вращение вектора напряжения обмотки статора двигателя. Определенный интерес представляют инверторы с перестраиваемой структурой, когда на высоких частотах вращения обеспечивается простейшая форма кривых выходного напряжения, а на низких частотах - форма с улучшенным спектром кривых выходного напряжения. В автономных инверторах между звеном постоянного тока и непосредственно инвертором имеется блок возврата энергии, предназначенный для повышения 
системы.
Диапазон частот выходного напряжения тиристорного инвертора от 1 до 100 Гц. В особых случаях достигаются частоты до 400 Гц. На больших инверторных частотах (f2 = 50 Гц и выше) частота ШИМ относится к f1 как 15: 1. На малых инверторных частотах (f2 < 6 Гц) это отношение равно 168: 1. Регулируемый диапазон изменения частоты вращения двигателей переменного тока в разомкнутых электроприводах составляет 1: 30, а в замкнутых (при наличии обратной связи по скорости) равен 1: 1000 и более. Промышленностью выпускаются серийные преобразователи частоты: ТПЧ-15, ТПЧ-40, ТПЧ-63-1, имеющие диапазон регулирования частоты 5-60Гц.
Транзисторные инверторы. Более высоких частот ШИМ можно достичь в транзисторных инверторах. Автономный инвертор на базе транзисторных ключей показан на рис. 6.20. Транзисторные инверторы выполняют, как правило, инверторами напряжения так как транзисторы плохо воспринимают обратное напряжение. В отличие от тиристорных инверторов в транзисторных АИН нет необходимости в коммутирующих емкостях. Регулирование напряжения осуществляется широтно-импульсным способом. Диапазон частот выходного напряжения от долей герца до 200 Гц. Частота коммутации силовых транзисторов транзисторного инвентора равна 2-3 кГц, а для наиболее точных асинхронных электроприводов 4 кГц.
Автономные инверторы напряжения и тока являются основным звеном частотно регулируемых электроприводов переменного тока (асинхронного и синхронного), а также вентильного электропривода. Серийно выпускаются преобразователи: ПЧ-4-200 (номинальные частоты 50 и 100 Гц), ПЧ-3,5-3200 (номинальные частоты 200, 300, 400, 600, 800, 1200, 1600, 1920, 2400 и 3200 Гц).
Передаточная функция автономного инвертора тока и напряжения, выполненного на базе тиристорных или транзисторных элементов может быть представлена по аналогии с преобразователями частоты постоянного тока выражениями типа (6.9).
http://www.a-r-m.ru/catalog/group/product/pic/?pic=2023&width=335&height=500
Электропривод "РэмТЭК-03"
Область применения, для чего предназначено изделие
Электропривод РэмТЭК-03 предназначен для управления запорной, запорно-регулирующей арматурой Ду 80...150, Ру 1,6...6,3 МПа и Ду 350...800, Ру 1,6...10,0 МПа, эксплуатируемой на объектах нефтяной и газовой промышленности, на магистральных трубопроводах, также в химической, нефтехимической, нефте-перерабатывающей и других отраслях промышленности во взрывоопасных зонах класса1 и 2 по ГОСТ Р51330.9, в которых возможно образование паро- и газовоздушных взрывоопасных смесей категорий IIА и IIВ групп Т1, Т2, Т3, Т4 по классификации ГОСТ Р 51330.11, ГОСТ Р 51330.5. РэмТЭК-03 выпускается многооборотного и поворотного исполнения
