2.Разработка конструкции преобразователя

Преобразователь частоты включает в себя силовой блок питания с управляемым тиристорным выпрямителем, инвертором и систем управления силовым выпрямителем и силовым выходным инвертором.

Конструктивно преобразователь выполнен в виде шкафа, изготовленного из металлического уголка и обшит листовым железом. В нижней части предусмотрены вентиляционные жалюзи, для обеспечения естественной вентиляции. Силовой трансформатор размещён в нижней части шкафа. Управляемый выпрямитель располагается на алюминиевом радиаторе и крепится к задней части шкафа, дополнительно на радиаторе предусмотрено крепление вентиляторов, для обеспечения принудительного обдува. Аналогично на задней крышке располагается и транзисторный инвертор. Система управления тиристорным выпрямителем находятся непосредственно на стойке расположенной в близости от тиристорных ключей. Органы управления вынесены на экранированных проводах на переднюю лицевую панель. В качестве регулятора напряжения используется специализированные микросхемы UАА145, включенные по типовой схеме рекомендованной заводом изготовителем. Система управления инвертором, собранном на IGBT транзисторах, располагается непосредственно на модулях IGBT. Драйвер управления применён IR22141, в качестве формирования импульсов управления собран генератор на NE555. ДЛЯ исключения логических гонок в правлении мостовым инвертором применена схема на логических элементах и Д-триггере. Органы управления также вынесены на лицевую панель.

Системы защиты состоят из автоматического выключателя, расположенного в нижней части лицевой панели. Так же предусмотрена защита выходного инвертора, позволяющая предостеречь установку от выхода из строя. Сигнал ошибки, поступающий от драйвера управления,

блокирует силовой управляемый выпрямитель и обесточивает полностью всю установку. Предусмотрена световая индикация ошибки и ручной сброс. На задней панели установлены разъёмы подключения питания, разъём подключения нагрузки, и клемма подключения заземления.

При эксплуатации установки в цеховых условиях необходимо выполнить шкаф в пыле влагозащищённом исполнении.

3. Принцип действия устройства.

3.1. Способы регулирования напряжения выпрямителей.

Современные полупроводниковые выпрямительные устройства, как правило, имеют системы автоматического регулирования выходных электрических параметров. При использовании для выпрямителей большой мощности тиристоров системы управления получаются довольно сложными. Кроме того, надежность управляемых полупроводниковых вентилей ниже, чем диодов, а стоимость выше. Эти причины заставляют в ряде случаев отказаться от применения тиристоров и изыскивать возможность регулирования выпрямленного напряжения выпрямителей, выполненных на диодах.

Выпрямленное напряжение выпрямителя на диодах можно регулировать: на стороне постоянного тока - при помощи реостата или потенциометра; на стороне переменного тока: а) изменением подведенного к выпрямителю переменного напряжения (переключением под нагрузкой отпаек трансформатора или автотрансформатора, питающего выпрямитель, а также плавным изменением подводимого к выпрямителю напряжения при помощи трансформаторов с подвижными катушками или выдвижными сердечниками); б)использованием дросселей насыщения, подмагничиваемых постоянным током; при этом дроссели насыщения могут быть выполнены в виде отдельных устройств либо сам трансформатор может содержать насыщаемый постоянным током сердечник.

Отдельную область представляет регулирование выпрямленного напряжения с помощью управляемых вентилей - тиристоров, которое можно осуществить несколькими способами: 1) регулирование путем изменения параметров вентилей, входящих непосредственно в выпрямитель; 2) регулирование параметров вентилей, включенных в первичную обмотку

трансформатора; 3) широтно-импульсное регулирование на стороне постоянного тока.

Регулирующее устройство необходимо выбирать, исходя из ряда факторов, важнейшими из которых являются требования к диапазону регулирования, величине и числу ступеней напряжения или плавности изменения напряжения, коэффициенту мощности и КПД.