Электроприводы с постоянным током- это довольно простые системы в плане организации регулировки скоростей вращения у двигателей. Сам же двигатель - слабое звено системы, поскольку является достаточно дорогим и по сути не достаточно надежен. Область, где находит применение данный тип двигателей, ограничивается чрезмерным искрением щеток и, как следствие, повышенной электроэрозией с износа коллектора, что не позволяет пользоваться двигателем с постоянным током в условиях обилия пыли и взрывоопасных средах. Альтернативым способом получения постоянного тока является асинхронный двигатель с переменным током от частотного преобразователя.
Итак, рассмотрим в наглядном виде работу частотного преобразователя, представленную на рисунке
Основными структурными частями преобразователя, являются:
-
инверторы,
-
диодные силовые выпрямители,
-
модули управления широтно-импульсной модуляцией,
-
системы управления,
-
дроссели,
-
конденсаторы фильтра.
Управление частотой на выходе fвых. и напряжением и Uвых. производится широтно-импульсным управлением с высокой частотой. Такая регуляция зависит от модуляционной периодичности. Эти показания и есть период, за который статор по очереди получит сигналы и от положительного и от отрицательного полюса напряжения. Длинна периода зависит от синусоидального формы гармонических частот и дополнительного преобразования, происходящего в обмотках двигателя, где в результате фильтрации ток приобретает строго синусоидальную форму.
Кривая напряжения на выходе – это последовательность высокой частоты двух полярицаций, созданные прямоугольным импульсом. Эти факторы тоже поддаются регуляции широтно-импульсной модуляцией, а сама ширина импульсов модулируется синусоидальным законом. Характеристик выходного напряжения меняются двумя способами: амплитудой АР, где регуляцией будет значения входного напряжения Uвх.; при Uвх., с неизменным значением, внося изменения в программу контроля периодичности переключения переключателей V1-V6. С помощью современных IBGT-транзисторов на микропроцессорах для управления, второй способ применения будет более продуктивным и широко используемым. С помощью ШИМа можно добиться кривой тока, близкой по форме к синусоиде. Это может быть реализовано благодаря свойствам обмоток, которые также выполняют и функции фильтра.
Указанный метод управления способствует значительному увеличению КПД у преобразователя, свойства характеристик которого будут полностью аналогичны методикам управления, изменяя амплитуду и частоту тока. Существует несколько современных компоновок инверторов, где управление производится ключами:
-
запираемые GTO тиристоры;
-
биполярные IGBT-транзисторные ключи с затвором и т.д.
С подобными примерами можно ознакомиться на следующем рисунке. Мостовая трехфазная схема, использующая IGBT-транзисторы. Автономный инвертор. Здесь используются 6 транзисторных ключей (на схеме V1-V6), емкостного фильтра тока. Транзисторы включаются диодами с обратным током (на схеме D1-D6) по встречно-параллельной схеме.
Способ переключения вентилей устанавливается микропроцессорами, при переключении постоянное Uвх. преобразуется в переменное напряжение на выходе с прямоугольной формой импульса. Активность элементов токовых потоков у асинхронного двигателя проходит транзисторы, а реактивные – через диоды с обратным током.
И – трехфазный мостовой инвертор;
В – трехфазный мостовой выпрямитель;
Сф – конденсатор фильтра;