15 Методы улучшения характеристик ппу
Силовые полупроводниковые приборы и преобразователи на их основе развиваются в следующих приоритетных направлениях:
улучшение характеристик силовых полупроводниковых приборов;
расширение применения "интеллектуальных'' силовых модулей;
оптимизация схемотехники и параметров преобразователей, позволяющая обеспечить требуемые технические характеристики и экономические показатели электроприводов;
совершенствование алгоритмов прямого цифрового управления преобразователями.
Преобразователи электроэнергии выполняются в настоящее время на базе полупроводниковых силовых элементов в виде управляемых выпрямителей, автономных инверторов напряжения и тока, инверторов, ведомых сетью, и преобразователей частоты с непосредственной связью с сетью.
Виды применяемых преобразователей и фильтрокомпеисирующих устройств определяются типом электродвигателя, задачами управления, мощностью, требуемым диапазоном регулирования координат, необходимостью рекуперации энергии в сеть, влиянием преобразователей на питающую сеть.
Схемотехнические решения преобразователей остаются традиционными в электроприводах постоянного и переменного тока. Учитывая возрастание требований к энергетическим характеристикам электроприводов и необходимостью снижения их отрицательного влияния на питающую сеть, получают развитие преобразователи, обеспечивающие экономичные способы управления технологическим оборудованием.
Изменения силовых схем полупроводниковых преобразователей главным образом связаны с появлением и широким распространением новых приборов - мощных полевых транзисторов (MOSFET), биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), запираемых тиристоров (GTO).
В настоящее время можно выделить следующие направления развития статических преобразователей:
расширение границ применения полностью управляемых полупроводниковых приборов (транзисторов - до 2 МВт, тиристоров - до 10 МВт);
распространение методов широтно-импульсной модуляции (ШИМ)
применение блочных принципов построения преобразователей на основе унифицированных силоных гибридных модулей, выполняемых на базе транзисторов и тиристоров;
возможность выполнения преобразователей постоянного и переменного тока и их комбинаций на единой конструктивной основе.
В электроприводах постоянного тока кроме управляемых выпрямителей для получения высокого быстродействия находят применение системы с неуправляемыми выпрямителями и широтно-импульсными преобразователями. В этом случае можно обходиться без фильтрокомпенсирующего устройства.
Преобразователи, используемые для управления вентильными электродвигателями содержат управляемый выпрямитель и автономный инвертор, управляемый сигналами, поступающими от датчика положения ротора.
В системах частотного управления асинхронными двигателями преимущественное применение получили инверторы напряжения. В этом случае при отсутствии рекуперации энергии в сеть можно применять неуправляемый выпрямитель, что приводит к наиболее простой схеме преобразователя. Возможность применения полностью управляемых приборов и ШИМ делает эту схему широко используемой в большом диапазоне мощностей.
Преобразователи с инверторами тока, считавшиеся до недавнего времени наиболее простыми и удобными для управления электродвигателями, имеют в настоящее время ограниченное применение по сравнению с другими видами преобразователей.
Преобразователи частоты, содержащие неуправляемый выпрямитель и ведомый сетью инвертор и составляющие основу асинхронно-вентильного каскада, находят применение в приводах большой мощности при ограниченном диапазоне регулирования скорости.
Определенную перспективу имеют мощные преобразователи частоты с непосредственной связью с сетью в машинах двойного питания и при управлении низкоскоростными асинхронными или синхронными двигателями.
Современные полупроводниковые преобразователи, используемые в системах автоматизированного электропривода охватывают диапазон мощностей от сотен ватт до нескольких десятков мегаватт.