suep_metod_sem2 / suep_metod_sem2 / 5.3 - Полупроводниковые ПЧ

где kI 23 – коэффициент согласования токов на входе и выходе АИТ.

По выражениям (5), (6) можно составить структурную схему ПЧ с АИТ (рис.5.29), где обозначено TЭ LЭRЭ – эквивалентная электромагнитная по-

стоянная времени цепи выпрямленного тока. Выпрямитель представлен апериодическим звеном с постоянной времени TУВ и коэффициентом усиления

kУВ . Безынерционный (по сравнению с АД и дросселем звена постоянного тока) инвертор представлен тремя коэффициентами усиления по разным каналам.

					kд.т
	РТ		УВ				АИТ
UЗ.Id		Uу.I	kУВ	ed	1 RЭ	id				iSx
	WPT p
								kI
			TУВ p 1		TЭ p 1	u0				uSx
								k
								U
					Uу.f			k			S

Рис.5.29. Структурная схема ПЧ с АИТ и УВ.

Значение коэффициента согласования по напряжению kU , как и ранее,

можно получить на основе баланса активных мощностей на входе и выходе АИТ:

u0id 3 uSxiSx uSyiSy ,

откуда с учетом (6):

u0		3uSxiSx 3kI uSx ,
		id

т.е. kU 3kI .

Значение коэффициента согласования по частоте принимают равным

k S. maxUЗ. f .max .

Непосредственный преобразователь частоты Непосредственный преобразователь частоты (НПЧ) представляет собой

совокупность трёх реверсивных УВ, работающих на каждую из фаз АД. Наибольшее распространение получила трехфазная мостовая схема НПЧ,

содержащая 36 тиристоров (рис.5.28). Меньше распространена нулевая схема НПЧ (18 тиристоров), когда каждый УВ выполняется по реверсивной нулевой схеме, а фазы АД подключаются к средним точкам групп УВ.

Управление вентильными группами может быть как раздельное, так и совместное. Последнее применяется чаще, при этом в силовой части (рис.4.28) предусматриваются уравнительные реакторы.

Каждый из трёх УВ, составляющих НПЧ, в частотно-регулируемых асин-

хронных ЭП управляется гармоническими сигналами, представляющими собой симметричную систему управляющих напряжений (сдвиг на угол 120°). Если считать, что сетевой трансформатор и тиристоры НПЧ идеальны, а режим прерывистого тока отсутствует, напряжение фазы на выходе НПЧ может быть представлено в виде [Слежановский]:

uSj t kcx E2ф cos j t ,

где kcx – коэффициент схемы выпрямления;

E2ф – фазная ЭДС вторичной обмотки сетевого трансформатора;

j t – зависимость угла отпирания тиристоров (относительно т.е.к.) от времени для данной (j-й) фазы АД.

Тр

~

РТП-А

РТП-В

РТП-С

Рис.5.28. Мостовая схема НПЧ.

В зависимости от используемой формы опорного напряжения (гармоническая или линейная) зависимость j t может иметь линейную или гармони-

ческую форму соответственно [Слежановский, табл.1.1], а выходное фазное напряжение НПЧ, соответственно, – синусоидальную либо прямоугольную форму. Максимальная выходная частота НПЧ определяется режимами работы ключей УВ, и при условии равномерной загрузки тиристоров, как правило, не превышает половины частоты питающей сети (25 Гц при мостовой схеме выпрямления).

Из-за разброса характеристик СИФУ, несимметрии фаз НПЧ и двигателя, а также наличия зоны прерывистых токов реальные характеристики НПЧ существенно нелинейны. Поэтому при построении систем регулирования для линеаризации характеристик НПЧ применяют локальные контуры регулирования фазных токов нагрузки с тремя пропорциональными регуляторами токов, и такой режим работы НПЧ соответствует режиму источника тока.

При условии организации контуров фазных токов динамические свойства НПЧ (для каждой фазы) практически совпадают со свойствами апериодического звена с передаточной функцией:

WНПЧ p uSj p
		k	,
uyj p		T p 1

где k – коэффициент передачи НПЧ, полученный в результате линеариза-

ции;

T – постоянная времени, значение которой [Слежановский]:

1,5

T m1 SH ;

m1 – количество фаз вторичной обмотки сетевого трансформатора. Основные недостатки тиристорного НПЧ:

1.Очень громоздкая и дорогая силовая схема, поэтому традиционной областью использования НПЧ являются мощные синхронные и асинхронные ЭП.

2.Ограниченная сверху выходная частота.

Впоследние годы ведутся работы по созданию промышленных схем НПЧ на базе полностью управляемых ключей (в частности, IGBT [Пивняк]) – так наз. матричные преобразователи. В таких схемах максимальная выходная частота ограничивается сверху частотой сети, кроме того, из-за меньшей инерционности ключей можно получить гораздо более лучшую форму выходного напряжения, следовательно, и более широкий диапазон регулирования скорости.