ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Автономные инверторы напряжения

Если от преобразователя частоты необходимо питать многодвига­тельный электропривод, то преобразователь должен быть построен по схеме инвертора напряжения с отсекающими диодами и диодами реак­тивного тока рис. 5.31.

Преобразователь переменного напряжения в постоянное на рис. 5.31 не показан. Выпрямленное напряжение фильтруется с помощью емкостного фильтра, выполненного на конденсаторе СО.

Отсекающие диоды VDX..VD6 отсекают конденсаторы С1...С6 от асинхронного двигателя М, что ограничивает работу конденсаторов кратковременным интервалом коммутации и обеспечивает сохранение зарядов на них до наступления следующей коммутации.

Энергия, запасенная в индуктивностях нагрузки, снова возвращает­ся в источник постоянного тока через диоды обратного хода VD7...VD12. Очередность работы вентилей: VSI-VS2; VD7-VD12; VS2-VS3; VD12-VD9; VS3-VS4; VD9-VD8; VS4-VS5; VDS-VDU.

В схеме возможно выключение любого рабочего тиристора в за­данный момент времени независимо от состояния других тиристоров, что дает возможность регулировать действующее значение напряжения на нагрузке изменением длительности открытого состояния рабочего тиристора. Такое построение автономного инвертора позволяет исполь­зовать для получения постоянного напряжения неуправляемый выпря­митель. Принцип синусоидальной широтно-импульсной модуляции (ШИМ) показан на рис. 5.32.

При ШИМ схема управления определяет моменты коммутации по­лупроводниковых приборов при равенстве опорного Uon треугольного напряжения и управляющего Uy синусоидального.

Для электроприводов небольшой мощности в последние годы в ка­честве ключей нашли применение силовые транзисторы типа IGBT и MOSFET. Асинхронный электропривод с автономным инвертором на­пряжения, выполненным на IGBT-транзисторах, приведен на рис. 5.33.

Рис. 5.33. Асинхронный электропривод с автономным инвертором напряжения, выполненным на IGBT-транзисторах

Индуктивный характер нагрузки учитывается подключением па­раллельно транзисторным ключам VTI...VT6 диодов VDI...VD6, обеспе­чивающих непрерывность цепи протекания тока в обмотках статора при отключении их от источника питания и возврат запасенной электромаг­нитной энергии в конденсатор СО фильтра.

Так как IGBT-транзисторы могут переключаться при значительно больших частотах, чем тиристорные ключи, то и форма тока, проте­кающего через обмотки двигателя, становится значительно ближе к си­нусоидальной. Очевидно, что чем выше несущая частота ШИМ, тем меньше амплитуда колебаний тока в обмотках статора двигателя. На рис. 5.34 приведены осциллограммы токов статора асинхронного двига­теля при низкой и высокой несущей частоте опорного напряжения ШИМ модулятора.

Однако чрезмерное увеличение несущей частоты может привести к перегреву двигателя и ключей инвертора. Чем выше частота коммута­ции ключей, тем выше потери энергии в них.

В электроприводах, имеющих в цикле работы участки рекуперации энергии, запасенной во вращающихся частях электропривода, или вы­сокую интенсивность тормозных режимов, для эффективного торможе­ния приходится предусматривать специальный узел сброса энергии, со­стоящий из дополнительного ключа VT7 и резистора R1. Ключ VI I от­крывается при превышении напряжения на емкости СО сверх допусти­мого значения, вследствие чего обеспечивается «сброс» энергии в рези­стор RI, рассеивающий эту энергию.

В структурах электроприводов с автономными инверторами на­пряжения, охваченными отрицательной обратной связью по току, ин­вертор приобретает свойства источника тока.

В электроприводах с автономными инверторами напряжения воз­можен режим векторного управления, что позволяет использовать их для процессов с повышенными требованиями к динамике и пусковому моменту. Кроме того, эти преобразователи совместно с асинхронными двигателями во многих случаях позволяют заменить более дорогой электропривод постоянного тока.