Хобби

Что такое частотник? (преобразователь частоты или инвертор):

По сути все состоят из одних частей (напряжение до 1000 вольт.)

Ниже приведена схема системы рис 1-1.

Это выпрямитель, звено постоянного тока, инвертор.

Выпрямитель является первым звеном. Его задача – формировать требуемое пульсирующее напряжение в момент подключения к сети питания с токонесущей одной или тремя фазами. В зависимости от элементов, составляющих конструктивную основу устройства, выпрямители могут быть управляемыми, неуправляемыми или полууправляемыми.

Управляемые: Выполнен на тиристорах. Они выполняют пропуск тока в одном направлении. Имеет три электрода, один из которых играет роль затвора, срабатывающего при подаче управляющего сигнала.

Неуправляемые. Основываются на диодах (обычно диодный мост), задающих протекание тока только в одном направлении. В отличие от других полупроводников, величина тока диода не регулируется. Приходящее напряжение переменного тока, в том числе и при трёхфазном варианте, диодом преобразуется в напряжение пульсирующее постоянного тока.

Полууправляемые. Подразумевают содержание и диодов, и тиристоров.

Принцип действия частотника с управляемыми выпрямителями следующий: на вход выпрямителя подаётся переменное напряжение с определённой частотой сети. На выходе это напряжение преобразовывается в напряжение с постоянным током, значение которого будет зависеть от сигнала управления, поступающего от блока управления данным выпрямителем. Далее, выходной ток поступает на инвертор и снова преобразовывается в ток с переменным напряжением. Какая будет частота выходного напряжения, так же зависит от поступающего на инвертор управляющего сигнала с блока управления инвертором. Возможность независимо проводить регулирование как выпрямителя, так и инвертора так же является довольно большим преимуществом данного типа частотных преобразователей.

Звено постоянного тока:

Можно рассматривать как хранилище, из которого электродвигатель может получать энергию через инвертор. В зависимости от 

выпрямителя и инвертора, возможны три принципа построения звена постоянного тока. В случае инверторов - источников тока промежуточная цепь содержит катушку большой индуктивности и сопрягается только с управляемым выпрямителем. Катушка индуктивности преобразует изменяющееся напряжение выпрямителя в изменяющийся постоянный ток. Величину напряжения электродвигателя определяет нагрузка.

В случае инверторов - источников напряжения промежуточная цепь представляет собой фильтр, содержащий конденсатор, и может сопрягаться с 

выпрямителем любого из двух типов. Фильтр сглаживает пульсирующее постоянное напряжение (U21) выпрямителя.

В управляемом выпрямителе напряжение на данной частоте постоянно и подается на инвертор в качестве истинного постоянного напряжения (U22)c 

изменяющейся амплитудой. В неуправляемых выпрямителях напряжение на входе инвертора представляет собой постоянное напряжение с неизменной амплитудой.

Фильтр промежуточной цепи сглаживает прямоугольное напряжение после прерывателя. Конденсатор и катушка индуктивности фильтра поддерживают 

постоянство напряжения на данной частоте.

В зависимости от построения промежуточная цепь может также выполнять дополнительные функции, в число которых входят:

• развязка выпрямителя от инвертора

• уменьшение уровня гармоник

• накопление энергии с целью ограничения скачков прерывистой нагрузки.

Это устройства, выполненные по транзисторной или тиристорной схеме. Однако их основная отличительная особенность состоит в том, что корректная и 

безопасная работа частотника требует наличия звена постоянного напряжения. Поэтому для подключения их к промышленной сети требуется выпрямитель. 

Обычно, применяются комплектное оборудование, состоящее из частотного преобразователя и выпрямителя, регулируемые от одной системы управления

В ПЧ этой группы применяется двухступенчатое преобразование электроэнергии: синусоидальное U вх с f = const выправляется в выпрямителе (В), 

отфильтровывается фильтром (Ф), разглаживается, и далее заново преобразуется инвертором (И) в U  ̴. Ввиду двухступенчатого преобразования 

электроэнергии снижается КПД и несколько ухудшаются массогабаритные показатели в сравнении с преобразователями частоты с непосредственной связью.

Для создания синусоидального U  ̴ самоуправляющиеся преобразователи частоты. В качестве ключевой базы в них используются усовершенствованная 

тиристорная и транзисторная основа.

Основным преимуществом тиристорной преобразовательной аппаратуры считается возможность оперироватьс большими параметрами сети, с выдерживанием 

при этом продолжительной нагрузки и импульсных воздействий. Аппараты обладают более высоким КПД.

Частотные преобразователи на тиристорах на сегодня превосходят остальные высоковольтные приводы, мощность которых исчисляется десятками МВТ с U 

выходом от 3 до 10 кВ и более. Однако и цена на них соответственно наибольшая.

Первооснову привода определяет инвертор двойного преобразования. Принцип действия заключается в том, чтобы:

входной переменный токсинусоидального типа 380 либо 220В выпрямляется блоком диодов;

потом фильтруется посредством конденсаторов для минимизации пульсации напряжения;

дальше напряжение подаётся на микросхемы и мосты транзисторов, создающие из него 3-х фазную волнус установленными параметрами;

на выходе прямоугольные импульсы превращаются в синусоидальное напряжение.

Инвертор:

Инвертор - последнее звено в преобразователе частоты перед электродвигателем и место, где происходит окончательная адаптация выходного 

напряжения. Преобразователь частоты обеспечивает штатные рабочие условия во всем диапазоне регулирования путем адаптации выходного напряжения к режиму 

нагрузки. Это позволяет поддерживать оптимальное намагничивание электродвигателя.

Из промежуточной цепи инвертор получает

• изменяющийся постоянный ток,

• изменяющееся напряжение постоянного тока или

• неизменное напряжение постоянного тока.

Благодаря инвертору, в каждом из этих случаях на электродвигатель подается изменяющаяся величина. Другими словами, в инверторе всегда создается 

нужная частота напряжения, подаваемого на электродвигатель. Если ток или напряжение являются изменяющимися, инвертор создает только нужную 

частоту. Если напряжение неизменно, инвертор создает для электродвигателя как нужную частоту, так и нужное напряжение.

Даже если инверторы работают различным образом, их основная структура всегда одинакова. Основными элементами инверторов являются управляемые 

полупроводниковые приборы, включенные попарно в трех ветвях. В настоящее время тиристоры в большинстве случаев заменены высокочастотными транзисторами, которые способны открываться и закрываться очень быстро. Частота коммутации обычно находится в пределах от 300 Гц до 20 кГц и зависит от используемых полупроводниковых приборов. Полупроводниковые приборы в инверторе открываются и закрываются сигналами, формируемыми схемой управления. Сигналы могут формироваться несколькими различными способами.

Схема стенда испытания частотных преобразователей.

Адаптер связи с S5 контроллером Siemens S5 115