Микропроцессорные системы управления тиристорными электроприводами

Тиристорные преобразователи частоты

Основные сведения

Тиристорные преобразователи частоты ( ТПЧ ) предназначены для регулирования скорости трехфазных асинхронных двигателей ( ТАД ).

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором наряду с существенными преимуществами ( простота конструкции, меньшие вес и габариты, отсутствие щеточного аппарата и др.) имеют худшие по сравнению с двигателями постоянного тока пусковые и регулировочные характеристики.

Эти недостатки в значительной степени устраняются при частотном управлении асинхронными двигателями при помощи тиристорных преобразователей частоты ( ТПЧ ).

Различают два вида ТПЧ:

4. с непосредственной связью питающей сети и обмотки статора двигателя;

5. с промежуточным ( явновыраженным ) звеном постоянного тока.

ТПЧ первого вида нашли крайне ограниченное применение из-за основного недо-

статка - регулирование частоты выходного напряжения возможно только в пределах от нуля до 30% частоты питающей сети, что объясняется ухудшением условий коммутации тиристоров на высоких частотах.

На судах применяются ТПЧ второго вида ( рис. 244 ).

Рис. 244. Силовая часть тиристорного преобразователя частоты

с промежуточным ( явновыраженным ) звеном постоянного тока

Напряжение судовой сети с постоянными параметрами, например, частота f ₁ = 50 Гц, напряжение U₁ = 380 В, подается на зажимы А, В, С первичной обмотки согласующего трансформатора и трансформируется в две вторичные обмотки.

Переменное напряжение с левой вторичной обмотки выпрямляется мостовой схе-

мой на 6 диодах Д1. Эта схема как раз и является промежуточным ( явновыраженным ) звеном постоянного тока – отсюда название этого типа ТПЧ.

Далее выпрямленное напряжение через Г-образный фильтр, построенный на дрос-

селе Др и конденсаторе С, подается на вход инвертора, построенного на 6 тиристорах Т1.

Инвертор преобразует напряжение постоянного тока ( на входе ) в переменное на-

пряжение регулируемой частоты ( на его выходе ), которое подается на обмотку статора асинхронного двигателя АД.

Схема предусматривает возможность возвращения энергии в судовую сеть ( рекупе

рации ) в случае перехода асинхронного двигателя в режим рекуперативного торможения.

Такой режим возможен, например, при спуске тяжелого груза, когда ротор двигате

ля начинает обгонять вращающееся магнитное поле обмотки статора. В этом случае асин-

хронный двигатель переходит в генераторный режим, преобразуя механическую энергию опускаемого груза на своем входе в электрическую на выходе ( как у любого генератора ).

При этом напряжение с обмотки статора двигателя выпрямляется мостовой схемой

на диодах Д2. Далее выпрямленное напряжение сглаживается тем же Г-образным фильт-

ром и подается на вход второго инвертора, построенного на тиристорах Т2.

С выхода этого инвертора электрическая энергия, выработанная асинхронным дви-

гателем при его работе генератором, возвращается в судовую сеть.

Различие этих двух инверторов состоит в том, что на выходе инвертора на тиристо-

рах Т1 частоту тока можно изменять при помощи схемы управления тиристорным пре-

образователем. В то же время на выходе инвертора на тиристорах Т2 значение частоты не регулируется и составляет f = 50 Гц, т.е. равно частоте питающей сети, в которую возвра-

щается электроэнергия, выработанная асинхронным двигателем.

Вторая особенность инвертора на тиристорах Т1 состоит в том, что при помощи схемы управления тиристорным преобразователем на выходе инвертора можно изменять не только частоту тока, но и одновременно величину напряжения.

Такое двойное регулирование – и частоты тока и напряжения на выходе інвертора , позволяет сохранить постоянной величину критического момента асинхронного двигателя и тем самым избежать его опрокидывания – реверса на высоких частотах тока на выходе инвертора, т.е. на высоких скоростях ротора двигателя ( более подробно - см. ниже ).