Convertor de frecvență - un dispozitiv electronic pentru schimbarea frecvenței curentului electric ( tensiune ) [1] [2] .
Convertorul de frecvență asincron de frecvență este utilizat pentru a converti curentul alternativ trifazat sau monofazat de rețea cu o frecvență de 50 (60) Hz într-un curent trifazat sau monofazat, cu o frecvență de la 1 Hz la 800 Hz.
Industria produce convertoare de frecvență de tip electroinducție, care prin proiectare este un motor asincron cu un rotor de fază , care funcționează în modul generator-convertor și convertoare de tip electronic.
Convertizoarele de frecvență de tip electronic sunt adesea folosite pentru a controla fără probleme viteza unui motor electric asincron sau a unui motor sincron prin crearea unei frecvențe date la ieșirea convertorului de tensiune electrică. În cele mai simple cazuri, reglarea frecvenței și tensiunii are loc în conformitate cu caracteristica specificată V / f, în cele mai avansate convertoare, este implementat așa-numitul control vectorial.
Un convertor de frecvență de tip electronic este un dispozitiv format dintr-un redresor (punte de curent continuu) care convertește curentul alternativ de frecvență industrială în curent continuu și un invertor (convertor) (uneori cu PWM ) care convertește curentul continuu în curent alternativ cu frecvența și amplitudinea necesare. . Tiristoarele de ieșire ( GTO ) sau tranzistoarele ( IGBT ) furnizează curentul necesar pentru alimentarea motorului.
Pentru a îmbunătăți forma tensiunii de ieșire, uneori este plasată o bobine între convertor și motor, iar un filtru EMC este utilizat pentru a reduce interferența electromagnetică.
Un convertor electronic de frecvență este format din circuite care includ un tiristor sau un tranzistor , care funcționează în modul cheilor electronice. În centrul părții de control se află un microprocesor care asigură controlul cheilor electronice de alimentare, precum și rezolvarea unui număr mare de sarcini auxiliare (control, diagnosticare, protecție).
În funcție de structura și principiul de funcționare a acționării electrice, se disting două clase de convertoare de frecvență:
Fiecare dintre clasele existente de convertoare are propriile sale avantaje și dezavantaje, care determină aria de aplicare rațională a fiecăreia dintre ele.
În convertoarele cu cuplare directă, modulul electric este un redresor controlat. Sistemul de control deblochează pe rând grupurile de tiristoare și conectează înfășurările motorului la rețea.
Astfel, tensiunea de ieșire a convertorului este formată din secțiunile „tăiate” ale sinusoidelor tensiunii de intrare. Frecvența tensiunii de ieșire a unor astfel de convertoare nu poate fi egală sau mai mare decât frecvența rețelei. Este în intervalul de la 0 la 50 Hz și, ca rezultat - o gamă mică de control al turației motorului (nu mai mult de 1:10). Această limitare nu permite utilizarea unor astfel de convertoare în convertizoarele moderne controlate în frecvență cu o gamă largă de control al parametrilor tehnologici.
Utilizarea tiristoarelor fără oprire necesită sisteme de control relativ complexe, care cresc costul convertorului. Unda sinusoidală „tăiată” la ieșirea convertorului cuplat direct este o sursă de armonici superioare, care provoacă pierderi suplimentare în motorul electric, supraîncălzirea mașinii electrice, reducerea cuplului și interferențe foarte puternice în rețeaua de alimentare. Utilizarea dispozitivelor de compensare duce la o creștere a costului, greutatea, dimensiunile și o scădere a eficienței sistemului în ansamblu.
Cele mai utilizate în modulele moderne controlate în frecvență sunt convertoarele cu o legătură DC intermediară pronunțată . Convertizoarele din această clasă folosesc dubla conversie a energiei electrice: tensiunea sinusoidală de intrare cu o amplitudine și o frecvență constante este redresată în redresor, filtrată de un filtru, netezită și apoi convertită din nou de către invertor într-o tensiune alternativă de frecvență și amplitudine variabile. . Conversia dublă a energiei duce la o scădere a eficienței și la o oarecare deteriorare a indicatorilor de greutate și dimensiune în raport cu convertoarele cu conexiune directă. Prezența indispensabilă a condensatoarelor electrolitice de putere pune o limită de netrecut asupra duratei de viață estimate a convertorului: la sarcină maximă, aceasta este de obicei de ordinul a 3000 de ore.
Pentru a forma o tensiune alternativă sinusoidală, se folosește un invertor autonom , care generează o tensiune electrică de o formă dată pe înfășurările motorului (de obicei prin modulația lățimii impulsului ). Ca chei electronice în invertoare, sunt utilizate tiristoare blocabile GTO și modificările lor avansate GCT, IGCT, SGCT și tranzistoare bipolare cu poartă izolată IGBT .
Principalul avantaj al convertoarelor de frecvență cu tiristoare, ca într-un circuit cu cuplare directă, este capacitatea de a lucra cu curenți și tensiuni ridicate, rezistând în același timp la sarcini continue și efecte de impuls. Au o eficiență mai mare (până la 88%) în raport cu convertoarele IGBT .
Convertizoarele de frecvență sunt o sarcină neliniară care creează curenți armonici mai mari în rețeaua de alimentare, ceea ce duce la o deteriorare a calității energiei electrice.