1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ Авторизованн ый учебный центр компании «Шнейдер Электрик» при Национальном горном университете (Днепропетровск) Проф. Н.Н.Казачковский
2 Общая структура преобразователей частоты В – выпрямитель; Ф – сглаживающий фильтр; АИ – автономный инвертор Назначение ПЧ – преобразование энергии переменного тока неизменных уровня и частоты в энергию переменного тока с регулируемыми уровнем и частотой Применение ПЧ – регулирование скорости двигателей переменного тока Двухзвенный ПЧ
3 Современные полупроводниковые ключи З К Э Однооперационный тиристор ( SCR- тиристор) Силовой полевой транзистор ( MOSFET -транзистор) Биполярный транзистор с изолированным затвором ( IGBT- транзистор) Двухоперационный (запираемый) тиристор ( GTO- или IGCT- тиристор) К А УЭ К А З З С П И
4 Современные полупроводниковые ключи SCR GTO IGCT IGBT BPT MOSFET Номинальное напряжение, кВ 10 6 6 6,5 1,2 < 1 Номинальный ток, кА 6 3 4 3,8 0,8 0,3 Частота коммутации, кГц 0,4 0,4 2 … 3 3 2 10 500 Перегрузочная способность низкая низкая низкая высокая очень низкая очень высокая Ток управления <<I a I a /( 3…5) < I a <<I a < I a <<I a Мощность управления малая большая малая малая большая очень малая Возможность интеграции с драйвером и обратным диодом нет нет есть есть есть есть Стоимость киловатта мощности (по отношению к SCR ) 100% 200% 300% 400% 200% –
5 Однооперационный тиристор Преимущества: малая стоимость; высокие номинальные напряжение и ток (10 кВ, 6 кА); малое падение напряжения в открытом состоянии (1…2 В); малая мощность управления К А УЭ Недостатки: неполная управляемость (невозможность закрытия с помощью сигнала управления); низкая перегрузочная способность; невысокое быстродействие; низкая частота коммутации (до 0,4 кГц) Области применения: выпрямители для мощных электроприводов постоянного тока; устройства возбуждения синхронных двигателей и генераторов; выпрямители для сварки, плавления, нагрева, гальваники; бесконтактные пускатели, софтстартеры и твердотельные реле переменного тока; регуляторы мощности с фазовым управлением (в том числе для электропривода и бытовой техники) статические компенсаторы реактивной мощности
6 IGCT- тиристор Преимущества: полная управляемость (возможность запирания с помощью сигнала на затворе); высокие номинальные напряжение и ток (6 кВ, 4 кА); повышенная частота коммутации (до 2…3 кГц); возможность интеграции с обратным диодом и драйвером; простота последовательного соединения ключей; отсутствие необходимости в индивидуальном снаббере для каждого ключа; малая мощность управления Недостатки: большой ток управления при запирании; низкая перегрузочная способность; сравнительно низкое быстродействие (длительность включения выключения 10…20 мкс); сравнительно высокая стоимость Области применения: преобразователи частоты для мощных электроприводов переменного тока; преобразовательные подстанции для железнодорожного транспорта; преобразователи для линий электропередач постоянного тока К А З
7 IGCT- тиристор
8 MOSFET- транзистор Преимущества: полная управляемость (возможность запирания с помощью сигнала на затворе); наивысшее быстродействие (длительность включения выключения 0,04…0,1 мкс); наивысшая перегрузочная способность; наивысшая частота коммутации (до 0,5…1 МГц); возможность интеграции с обратным диодом и драйвером; отсутствие необходимости в снабберах; очень малые мощность и ток управления; простота параллельного соединения ключей; простая система управления Недостатки: сравнительно небольшие номинальные напряжение и ток (до 1 кВ и 100 А); большое падение напряжения в открытом состоянии Области применения: преобразователи для быстродействующих высокоточных электроприводов малой мощности; маломощные низковольтные импульсные источники питания; твердотельные реле постоянного тока З С П И
9 IGBT- транзистор Преимущества: полная управляемость (возможность запирания с помощью сигнала на затворе); высокое быстродействие (длительность включения выключения 0,3…3,6 мкс); высокая перегрузочная способность; высокая частота коммутации (до 30…50 кГц); возможность интеграции с обратным диодом и драйвером; возможность применения без снабберов; простота параллельного соединения ключей; меньшее падение напряжения (по сравнению с MOSFET); Больший коэффициент передачи по току (по сравнению с MOSFET); малые мощность и ток управления Недостатки: высокая стоимость; сравнительно большое падение напряжения в открытом состоянии Области применения: преобразователи всех видов для промышленного, тягового и бытового электропривода мощностью от сотен ватт до тысяч киловатт; импульсные источники питания; источники бесперебойного питания; корректоры коэффициента мощности и активные силовые фильтры; автомобильная и авиационная электроника З К Э
10 Снабберы Назначение: ограничение темпов изменения тока и напряжения на ключе с целью снижения потерь в нем в процессе переключения (формирование траектории переключения) VD C VS R C VS R Применяются: в преобразователях на биполярных транзисторах (а), однооперационных (б) и GTO- тиристорах (в) - индивидуальные снабберы для каждого ключа; в преобразователях на IGBT- транзисторах при использовании двухключевых модулей (г); в преобразователях на IGCT- тиристорах (д) - один снаббер для всего преобразователя а С к а) б) в) г) д)
11 Драйверы Функции: формирование импульсов управления ключами нужной формы и мощности исходя из логического сигнала, полученного от системы управления преобразователем; управление скоростью переключения ключей с целью снижения перенапряжений и уменьшения потерь в них; гальваническая развязка силовых цепей и цепей управления; реализация «мертвого времени»; защита ключа от аварийных режимов и их индикация Состав: узел гальванической развязки (УГР); узел согласования (УС) - усилитель ; формирователь импульсов управления (ФИУ); импульсный блок питания (БП)
12 Силовые полупроводниковые модули Преимущества: уменьшение габаритов преобразователя энергии; упрощение конструкции преобразователя и снижение его стоимости; повышение надежности; увеличение быстродействия благодаря отсутствию внешних межэлементных соединений и обусловленных ими паразитных индуктивностей Особенности конструкции: объединение в одном полупроводниковом кристалле: силового управляемого ключа и обратного диода, нескольких ключей; силовой схемы всего преобразователя энергии полупроводниковый кристалл и силовые выводы электрически изолированы от основания
13
14
15 Интеллектуальные силовые модули Преимущества: снижение габаритов; упрощение конструкции преобразователя и снижение его стоимости; повышение надежности; повышение быстродействия и помехозащищенности благодаря минимальному расстоянию между драйвером и силовым ключом; совместимость с логическими интегральными микросхемами; выпускаются на напряжения до 1200 В и токи до 600 А Особенности конструкции: объединение в одном корпусе силового модуля, драйвера, а иногда и системы управления преобразователем; кристалл и силовые выводы электрически изолированы от основания Интеллектуальный силовой модуль двухзвенного преобразователя частоты Области применения: промышленные электроприводы на основе асинхронных, вентильных и шаговых двигателей; электроприводы для бытовой техники и электроинструмента; импульсные источники питания и источники бесперебойного питания
16 Интеллектуальные силовые модули Внутреннее устройство Промежуточный вывод 絶縁基板 Основная теплоотводящая пластина IGBT Диод Изоляционная подложка 制御基板 Основные силовые выходы Управляющая микросхема Входы управления Направляющий штифт Плата управления Гель
17
18 Разновидности автономных инверторов Инверторы тока Инверторы напряжения Входной выпрямитель Управляемый нереверсивный Неуправляемый (обычно) Силовой фильтр Индуктивный Емкостной Силовые ключи Однооперационные тиристоры Транзисторы или запираемые тиристоры Форма выходного тока Несинусоидальная Синусоидальная cos Низкий Высокий Минимальная выходная частота 5 Гц < 0,5 Гц Рекуперация тормозной энергии в сеть переменного тока Осуществляется просто Требует дополнительных затрат Область применения Электроприводы средней и большой мощности невысокой точности с небольшим диапазоном регулирования, и част ыми торможениями Повсеместно (в т.ч. высокоточные глубокорегулируемые электроприводы)
19 i вх U d i u Однофазный автономный инвертор напряжения (АИН) с амплитудной модуляцией Назначение АИН – преобразование энергии постоянного тока в энергию переменного тока Двухзвенный ПЧ u у1, u у 4 u у 2, u у 3 t t t VS1 VS4 АИН T м
20 i вх i Однофазный автономный инвертор напряжения (АИН) с амплитудной модуляцией VD2 VD3 Назначение АИН – преобразование энергии постоянного тока в энергию переменного тока Двухзвенный ПЧ АИН U d u u у1, u у 4 u у 2, u у 3 t t t VS1 VS4 T м
21 Однофазный автономный инвертор напряжения (АИН) с амплитудной модуляцией Назначение АИН – преобразование энергии постоянного тока в энергию переменного тока Двухзвенный ПЧ АИН i вх U d i u u у1, u у 4 u у 2, u у 3 t t t VS1 VS4 VD2 VD3 T м VS2 VS3
22 i вх i Однофазный автономный инвертор напряжения (АИН) с амплитудной модуляцией VD1 VD4 u u у1, u у 4 U d Назначение АИН – преобразование энергии постоянного тока в энергию переменного тока Двухзвенный ПЧ u у 2, u у 3 t t t VS1 VS2 VS3 VS4 VD2 VD3 АИН T м
23 Назначение обратных диодов ЭДС самоиндукции: U d VS2 УВ VS1 i u С ф L ф L н R н VS4 VS3 e L В процессе запирания к транзисторам прикладывается напряжение
24 Работа АИН на противо-ЭДС < 0 Y 0 R н I U jX н I I E <90 Двигательный режим АД I вх >0 передача энергии из звена постоянного тока на выход АИН
25 Работа АИН на противо-ЭДС Режим холостого хода АД I вх =0 энергия через АИН не передается VD4 VD3 VD2 VD1 VS4 VS3 VS2 VS1 w t w t w t i вх i e u =90 0 Y 0 R н I U jX н I I E =90
26 Работа АИН на противо-ЭДС Рекуперативный режим АД I вх <0 передача энергии от АД в звено постоянного тока (заряд конденсатора фильтра) w t w t w t i вх i e u VD4 VD3 VD2 VD1 VS4 VS3 VS2 VS1 >0 >90 >90 >0 Y 0 R н I U jX н I I E
27 u a Трехфазный АИН с амплитудной модуляцией u у1 u у 2 t T м Z a Z b Z c i b i a i вх i c u c u b u a С – + VD2 VD4 VD6 VD5 VD3 VD1 VS2 VS4 VS6 VS5 VS3 VS1 U d u у 3 u у 4 u у 5 u у 6 u b u c i a i b i c t t T м 3 U d 3 2U d 3 - + VS4 VS5 VS1 U d /3 2U d /3 U d Z c Z b Z a i c i вх =i b i a I I II III IV V VI I II III IV V - + VS4 VS6 VS1 U d /3 2U d /3 U d Z c Z b Z a i c i b i вх =i a II
28 Трехфазный АИН с амплитудной модуляцией Шаговый режим Высокая выходная частота Низкая выходная частота t Скорость t U ф i ф t Скорость t U ф i ф
29 Трехфазный АИН Основные принципы управления для обеспечения непрерывности выходного тока управляющие импульсы всегда присутствуют на трех ключах (по одному в каждой фазе); во избежание сквозного короткого замыкания источника постоянного тока не могут быть одновременно открыты оба ключа одной фазы; выходной ток фазы после коммутации в ней не может измениться скачком; после запирания ключа отпирается обратный диод в той же фазе, который обеспечивает протекание фазного тока в том же направлении, что и до запирания ключа Z a Z b Z c i b i a i вх i c u c u b u a С – + VD2 VD4 VD6 VD5 VD3 VD1 VS2 VS4 VS6 VS5 VS3 VS1 U d
30 Амплитудная модуляция в ПЧ Преимущества: простота алгоритма управления инвертором; малые потери в ключах из-за низкой частоты их переключения Недостатки: необходимость применения двух управляемых преобразователей; существенно несинусоидальная форма выходного тока; неглубокое регулирование скорости двигателя (шаговый режим); низкий входной коэффициент мощности и неблагоприятное влияние на питающую сеть Области применения: высокочастотные ПЧ для электрошпинделей; импульсные источники питания
31 Однофазный АИН с широтно-импульсной модуляцией Принцип управления u з u оп u у 2, u у 3 u у1, u у 4 u t t T m ГПН НО 1 u оп u з u у1, u у 4 u у 2, u у 3 Система управления Драйвер Драйвер
32 Однофазный АИН с широтно-импульсной модуляцией
33 Система управления трехфазным АИН с ШИМ u зА = U з m sin t НО 1 u оп u у1 u у 2 Драйвер Драйвер ГПН НО 1 u оп u у 3 u у 4 Драйвер Драйвер НО 1 u оп u у 5 u у 6 Драйвер Драйвер u з B = U з m sin( t-120 °) u з C = U з m sin( t-240 °)
34 Трехфазный АИН с широтно-импульсной модуляцией
35 Частота и амплитуда напряжения ( f ШИМ =1 кГц) U=0,1 · U max, f =25 Гц U=U max, f =25 Гц U=U max, f =75 Гц
36 Широтно-импульсная модуляция в ПЧ Преимущества: входной выпрямитель может быть неуправляемым: входной коэффициент мощности, близкий к 1; возможность питания нескольких АИН от общего выпрямителя практически синусоидальная форма выходного тока : повышение КПД двигателя на 1…2%; более равномерное вращение; возможность глубокого регулирования скорости Недостатки: необходимость применения более дорогих ключей; повышенные потери в ключах вследствие высокой частоты их переключения; повышенное излучение электромагнитных помех; возможность перенапряжений на обмотке двигателя при большой длине кабеля Области применения: электроприводы с повышенными требованиями к точности, диапазону регулирования скорости или энергетическим показателям; силовые активные фильтры для систем электроснабжения; источники бесперебойного питания
37 Высоковольтные ПЧ Проблемы: Отсутствие IGBT- модулей на напряжения, большие 10 кВ; Рост динамических потерь в ключах с ростом их номинального напряжения; Снижение допустимой частоты переключения ключей с ростом их номинальных тока и напряжения Решение: Многоуровневые и составные инверторы
38 Трехуровневый АИН Особенности (по сравнению с трехфазным мостом): вдвое больше ключей; вдвое меньшее напряжение на ключе; 5 уровней фазного напряжения вместо 3; лучшая форма выходных напряжения и тока; меньше вероятность возникновения волновых процессов в кабеле
39 Составной АИН Трансформатор Инверторная ячейка АИН АД
40 Напряжения составного ИАН CELL 1 CELL 2 CELL 3 ЭДС ячеек Преимущества: меньшее содержание высших гармоник в выходном напряжении и лучшая форма выходного тока; возможность применения более низковольтных ключей; лучшая форма потребляемого из сети тока; меньше вероятность возникновения волновых процессов в кабеле Выходное напряжение
41 Тормозные режимы в приводах с ПЧ Необходимость тормозных режимов: для выполнения технологических операций: спуск груза; управляемое снижение скорости з заданным темпом для экономии электроэнергии: остановка механизмов с большим моментом инерции; механизмы с частыми пусками и остановками для повышения безопасности: аварийное торможение после исчезновения питания
42 Способы торможения в электроприводах с ПЧ Рекуперативное с возвратом энергии в сеть: энергосбережение; дополнительные капитальные затраты (до 70%…100%) С ведомым сетью инвертором (ВИ): несинусоидальная форма тока сети; cos <1
43 Способы торможения в электроприводах с ПЧ L А И Н ДТВ _ + M U d U E I d I Рекуперативное с возвратом энергии в сеть С нерегулируемым диодно-транзисторным выпрямителем: транзисторы работают только в режиме рекуперации; форма тока сети несинусоидальная; ограничение напряжения звена постоянного тока; cos 1 ; используется в рекуператоре для ATV71 Область применения: подъемные установки; большие инерционные массы; большая частота торможений Спектр тока
44 Способы торможения в электроприводах с ПЧ Рекуперативное с возвратом энергии в сеть С активным выпрямителем: транзисторы работают в режимах потребления и рекуперации; синусоидальная форма тока сети; стабилизация напряжения звена постоянного тока; cos =1 ; реализован в активном выпрямителе Altivar AFE Область применения: подъемные установки; большие инерционные массы; большая частота торможений
45 Способы торможения в электроприводах с ПЧ Рекуперативное с разрядным резистором: тормозная энергия рассеивается в резисторе; дополнительные капитальные затраты невелики; применяется в ПЧ малой и средней мощности с нечастыми и кратковременными тормозными режимами
46 Способы торможения в электроприводах с ПЧ T t 2 t 1 t u U d VD2 VT1 VT4 Динамическое торможение (торможение постоянным током ) тормозная энергия рассеивается в двигателе; дополнительные капитальные затраты отсутствуют; схема используется для: экстренной остановки при отсутствии тормозного резистора; фиксации вала двигателя после остановки; предотвращения обратного вращения перед пуском (вентиляторы, насосы); прогрева обмотки двигателя после длительной стоянки не может быть использовано; при наличии трансформатора на выходе ПЧ; как замена механического стояночного тормоза А И Н _ + M U d + _ I т I т VD2 VT1 VT4
47 Способы торможения в электроприводах с ПЧ Динамическое торможение (торможение постоянным током ) тормозная энергия рассеивается в двигателе; дополнительные капитальные затраты отсутствуют; схема используется для: экстренной остановки при отсутствии тормозного резистора; фиксации вала двигателя после остановки; предотвращения обратного вращения перед пуском (вентиляторы, насосы); прогрева обмотки двигателя после длительной стоянки не может быть использовано; при наличии трансформатора на выходе ПЧ; как замена механического стояночного тормоза А И Н _ + M U d I т VD2 VT1 VT4
48 Способы торможения в электроприводах с ПЧ Объединение звеньев постоянного тока: рекуперируемая энергия может быть использована другими потребителями без передачи ее в сеть переменного тока; мощность выпрямителя меньше суммы мощностей инверторов; упрощение кабельной разводки; повышение устойчивости к кратковременным перерывам питания; достаточно одного тормозного резистора для экстренных случаев (отключение питания, одновременное торможение нескольких приводов); целесообразно использование в многодвигательных агрегатах: подъемные краны; перематывающие механизмы; металло- и деревообрабатывающие станки; многозвенные манипуляторы возможно применение совместно с активным выпрямителем
49 Входные выпрямители двухзвенных ПЧ Особенности: выпрямленный ток прерывистый; потребляемый из сети ток существенно несинусоидальный Амплитуда третьей гармоники – 35% от амплитуды первой
50 Влияние ПЧ на питающую сеть Степень загрузки питающей сети определяется полной мощностью, потребляемой ПЧ где Р – активная мощность (затрачивается на совершение полезной работы); Q – мощность сдвига (отражает фазовый сдвиг первой гармоники потребляемого тока относительно первой гармоники напряжения; Т – мощность нелинейных искажений (учитывает несинусоидальность тока и напряжения У идеального потребителя S=P : отсутствует фазовый сдвиг тока относительно напряжения питания ( Q =0, чисто активный потребитель); потребляемый ток синусоидален ( Т =0, чисто линейный потребитель) Токи, потребляемые ПЧ, вызывают потери энергии и падение напряжения в питающей сети. Если токи несинусоидальны, несинусоидально и падение напряжения, что приводит к искажению формы напряжения сети.
51 Влияние ПЧ на питающую сеть Последствия несинусоидальности потребляемых ПЧ токов Несинусоидальные падения напряжения в сети и искажение формы напряжения; Дополнительные потери и нагрев кабелей, трансформаторов и двигателей; Нагрев косинусных конденсаторов; Дополнительная погрешность индукционных счетчиков энергии; Вибрации и шум реакторов, трансформаторов и двигателей; Помехи в линиях связи
52 Влияние ПЧ на питающую сеть Критерии оценки формы тока: Коэффициент искажения тока (отражает вклад первой гармоники тока в действующее значение полного тока Коэффициент гармоник (отношение действующего значения всех высших гармоник к действующему значению первой гармоники)
53 Влияние ПЧ на питающую сеть Коэффициент сдвига (отношение активной мощности к полной мощности первой гармоники) В современных ПЧ cos 1 Коэффициент мощности (отношение активной мощности к полной мощности) Коэффициент мощности характеризует эффективность преобразования энергии в потребителе. Мощность потерь, вызванных в сети током потребителя, обратно пропорциональна квадрату коэффициента мощности I a – активная составляющая тока (синфазная с напряжением)
54 Влияние ПЧ на питающую сеть Мощность линии и форма тока RSC = S кз линии / S ПЧ Реактор: u k = 2%
55 Влияние ПЧ на питающую сеть Способы снижения влияния: входные (сетевые) реакторы ( L 1 ) улучшение гармонического состава тока; ограничение тока КЗ; компенсация несимметрии напряжения сети; защита от бросков напряжения сети; уменьшения взаимного влияния нескольких ПЧ, питающихся от одной линии; уменьшение влияния на косинусные конденсаторы; снижение движущего момента; некоторое уменьшение cos дроссели постоянного тока ( L 2 ) улучшение гармонического состава тока принудительное формирование синусоидального входного тока (активные выпрямители) практически синусоидальный ток сети; cos 1 многопульсные входные выпрямители к АИН
56 Входной ток Без сетевого реактора С сетевым реактором 33,4 А 26,8 А
57 12-пульсные входные выпрямители Особенности: форма тока сети, близкая к синусоидальной; возможность получения более высоких уровней напряжения (а) или тока (б) звена постоянного тока; меньшие пульсации выпрямленных напряжения и тока; необходим специальный силовой трансформатор вх1 i 1 а б В1 В2 i вх2 L L 2 U d1 M А И Н В2 В1 U d2 U d i вх i вх1 i вх2 M i d1 i d2 i d АИН i вх i вх 1 i вх i вх2 i вх1
58 Многопульсные выпрямители Гармоники тока сети
59 Активные фильтры ПЧ Гибридный фильтр Пассивный фильтр Линейная нагрузка Активный фильтр Цель: подавление гармоник тока, потребляемых ПЧ
60 Ограничение зарядного тока Цель: снижение тока заряда конденсатора при первом подключении ПЧ к сети R 1 R 2 а i з R VD1 VD2 VD3 б i з VS г в ATV71 <18 кВт ATV71 >18 кВт Преимущества : ускорение заряда при ограничении пиков зарядного тока; улучшение формы выходного напряжения ПЧ на низких частотах; защита от КЗ в звене постоянного тока; защита от колебаний напряжения в сети; защита от обрыва фазы сети Кратность пикового зарядного тока 100…40 (мощность 0,75…18 кВт, 3 380 В )
61 Перенапряжения на выходе АИН Причины: быстрый темп изменения выходного напряжения АИН при переключениях ключей; проявление волновых свойств длинного кабеля, если длина кабеля сопоставима с длиной волны электромагнитного поля: U d U АД U АИН t t Следствия: перенапряжения на обмотке статора двигателя (до двойного по сравнению с номинальным напряжением); рост емкостных токов утечки в кабеле (возможны ложные срабатывания устройств защитного отключения); дополнительный нагрев ПЧ токами утечки (ток утечки сопоставим с номинальным током маломощных ПЧ); токи утечки через подшипники АД и приваривание подшипников (при мощности более 75 кВт); более интенсивное электромагнитное излучение кабеля; вибрации вала двигателя; снижение движущего момента + Ud - Ud U АД L к, С к – индуктивность и емкость кабеля
62 Перенапряжения на выходе АИН Влияние мощности 1,7 U лАД / U d 2 1000 кВт 0
63 Перенапряжения на выходе АИН Деноминация ПЧ Длина кабеля, м Макс. Выходной ток ПЧ, А Номинальная длина кабеля
64 Перенапряжения на выходе АИН Способы снижения Уменьшение длины кабеля между ПЧ и двигателем; Отказ от параллельного питания нескольких АД от одного ПЧ; Применение неэкранированного кабеля (при отсутствии повышенных требований по ЭМС); Включение дросселей и фильтров на выходе ПЧ; Использование специальных законов управления; Уменьшение частоты модуляции; Применение трехуровневых АИН
65 Перенапряжения на выходе АИН Эффект: снижение темпа изменения мгновенного напряжения на зажимах двигателя; снижение токов утечки; улучшение формы выходного тока; снижение уровня излучаемых электромагнитных помех; уменьшение электромагнитного шума двигателя Дроссель двигателя (фильтр dV / dt) Параллельно двигателю к кабелю к АИН Синусный фильтр (обязателен при наличии трансформатора между ПЧ и АД) к кабелю к АИН Выходные фильтры
66 Особенности современных ПЧ цифровая система управления; плавное регулирование (как согласованное, так и раздельное) частоты и уровня выходного напряжения в широких пределах (до 2000 Гц) ; обеспечение высокого пускового момента двигателя; поддержание момента двигателя на малых скоростях (до 100% от номинального); форма выходного тока, максимально приближенная к синусоидальной; способность к кратковременным перегрузкам (до 220% от номинального тока) ; обеспечение тормозных режимов двигателя и двухсторонняя передача энергии через АИН, возможность возврата энергии в сеть переменного тока ; смена чередования фаз на выходе ПЧ без переключений в силовой цепи; высокое быстродействие; высокие КПД и коэффициент мощности; минимальные генерируемые электромагнитные помехи и акустический шум; минимальные габариты и масса; возможность выбора комплектации в зависимости от решаемых задач и условий эксплуатации ; высокая надежность; удобство и безопасность наладки и эксплуатации
67 Возможности систем управления современных ПЧ выбор закона частотного управления; управление координатами э лектропривода (током, скоростью) и технологическим параметром (положением рабочих органов, давлением, натяжением, производительностью и т.п.); возможность изменения структуры системы регулирования путем перепрограммирования; автоматическая настройка регуляторов; диагностирование, отображение текущего состояния и защита узлов и элементов преобразователя и электропривода в целом; легкость интеграции в системы автоматизации в ерхн его уровня; обеспечение диалога с пользователем и системой автоматизации
68 ПЧ и софтстартер ы ПЧ Софтстартер Регулирование скорости возможно невозможно Снижение пусковых потерь значительное не всегда и небольшое Пусковой момент (по сравнению с прямым пуском) выше ниже Пуск под нагрузкой возможен обычно невозможен Возврат энергии в сеть возможен возможен Форма тока статора синусоидальная несинусоидальная Cos в процессе пуска 1 <<1 Реверс без усложнения схемы возможен невозможен Ограничение рывка возможно невозможно Стоимость 200…400% 100%
69 Прогресс ПЧ
70 Прогресс ПЧ Шнейдер Электрик
71 Рынок ПЧ Мировые продажи регулируемых электроприводов растут примерно на 5,3% в год (в Германии на 10%); В 2006 г. доля асинхронных частотно-управляемых электроприводов составляла 87% общего объема продаж электроприводов; К 2010 г. соотношение регулируемых и нерегулируемых электроприводов в промышленности развитых стран достигнет 1:1
