600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Что такое выпрямитель частотно-регулируемого электропривода?

Преобразователи частоты

Двигатели переменного тока могут приводиться в действие непосредственно от источника переменного напряжения, но это подходит только в том случае, если требуется, чтобы двигатель работал с постоянной скоростью. Если требования к скорости или нагрузке двигателя изменяются, привод переменного тока, также называемый частотно-регулируемым приводом (VFD), может изменять напряжение и частоту питания двигателя для регулирования его скорости.

Привод переменного тока состоит из трех основных частей: выпрямителя, который преобразует входное напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока; шины постоянного тока (также называемой промежуточной цепью постоянного напряжения), которая накапливает энергию постоянного тока; и инвертора, который преобразует мощность постоянного тока обратно в переменный ток с необходимыми частотой и напряжением, что делает этот переменный ток подходящим для двигателя.

Конструкция диодного выпрямителя

Процесс выпрямления приводит к получению энергии постоянного тока, состоящей из импульсов тока, поэтому, когда устройству требуется постоянный ток, шина постоянного тока, состоящая из конденсаторов, действует как фильтр нижних частот и сглаживает ток.

Простейшей версией выпрямителя переменного тока является диодный выпрямитель, который также называют 6-пульсным диодным мостом или мостом Ларионова (Для каждой фазы питания требуются два выпрямительных диода — один, который пропускает ток при отрицательном напряжении, и другой, когда напряжение положительное. Таким образом, для трехфазного питания требуется шесть выпрямительных диодов).

Для снижения уровня гармоник напряжения и тока, создаваемых выпрямителями применяются и более сложные схемы выпрямителей с большим количеством импульсов выпрямления, описанные в статье «Что такое импульсный выпрямитель и какие его виды существуют«.

Диодные выпрямители просты и недороги, но они позволяют энергии течь только в одном направлении: от источника питания к двигателю. Таким образом, когда двигатель замедляется и действует как генератор, рекуперируемая мощность не может быть подана обратно в электрическую сеть — она должна подаваться на конденсаторы через систему динамического торможения.

Альтернативные варианты выпрямителей ЧРП

Одной из альтернатив, позволяющей регенерировать энергию, вырабатываемую двигателем, является тиристорный выпрямитель. Каждый тиристорный мост использует шесть тиристоров, и мосты обычно применяются парами. Один мост используется, когда двигатель потребляет электроэнергию (движение), а другой используется, когда двигатель вырабатывает электроэнергию (рекуперация). Это позволяет передавать электроэнергию в обоих направлениях и возвращать рекуперативную энергию обратно в питающую сеть.

Обратите внимание, что определения SCR и тиристор иногда используются как синонимы, хотя SCR — это торговое название, принадлежащее General Electric для определенного типа тиристоров.

Для рекуперации другой альтернативой является использование выпрямителя IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором). Устройства IGBT состоят из шести IGBT-транзисторов и шести диодов, причем переключение IGBT-транзисторов контролируется электроникой. Это позволяет энергии течь в двух направлениях, так что энергия может подаваться обратно в питающую сеть во время рекуперации. Эти выпрямители значительно уменьшают гармоники более низкого порядка. Однако они вносят гармоники более высокого порядка, поэтому требуется фильтр, что делает первоначальную стоимость IGBT-версий выше, чем у выпрямителей других типов. Приводы переменного тока, использующие транзисторы в выпрямителе, называются имеющими “активный выпрямитель”.

Одним из способов снижения затрат в системе с несколькими двигателями переменного тока и приводами является использование одного выпрямителя для нескольких приводов. Выпрямитель подает питание на общую шину постоянного тока, которая подключена к каждому инвертору. Это не только снижает стоимость оборудования, но и позволяет распределять мощность между приводами, что повышает общую эффективность.