Автоматизированный электропривод с использованием ПЧ с шим.

В структуре таких ПЧ в качестве входного блока при работе в двигательном режиме используют неуправляемые мостовые диодные выпрямители. Иногда с целью возможности реализации рекуперативного торможения в качестве входного блока используют 2 выпрямительных комплекта. Второй управляемый. Используется лишь при рекуперативном торможении. Наибольшее распространение получили преобразователи частоты с промежуточным контуром постоянного тока, выполненные на базе инверторов напряжения.

рис.22

Переменное напряжение сети преобразуется с помощью диодного выпрямителя, а затем сглаживается в промежуточной цепи индуктивно-емкостным фильтром. И, наконец, инвертор, выходной каскад которого обычно выполняется на основе IGBT-модулей, осуществляет обратное преобразование из постоянного тока в переменный, обеспечивая формирование выходного сигнала с необходимыми значениями напряжения и частоты. В этом случае выходной сигнал преобразователя представляет собой последовательность импульсов напряжения постоянной амплитуды и изменяющейся длительности, которая на индуктивной нагрузке, каковой является обмотка статора, формирует токи синусоидальной формы. Возможный диапазон регулирования частоты - от 0 до нескольких тысяч герц.

рис. 23

Принцип действия ПЧ с ШИМ.

Рассмотрим принцип действия АИ с ШИМ с помощью однофазной электрической схемы замещения. АИ с ШИМ показана в виде автономного источника питания деленного на две половины. . Половины источников питания попеременно работают на сопротивление нагрузки (одна фаза статора обмотки).

Рис.24

При этом переключение осуществляется при помощи двух позиционно коммутирующего ключа. Если ключ в положении 1 работает верхняя половина источника. При этом ток протекает справа налево. Если ключ в положении 2 работает нижняя половина источника. При этом ток протекает слева направо.

 

 

длительность положения ключа в положении 1.

длительность положения ключа в положении 2.

 

 

Если то среднее напряжение на нагрузке U_Н = 0.

Если то среднее напряжение на нагрузке

- несущий период модуляции; - глубина модуляции.

Если при этом на протяжении периода коммутации изменять соотношение и не меняя при этом τ, и делать это в соответствии с законом синуса, то выходное напряжение будет равно: где .

То есть можно реализовать пропорциональный закон изменения напряжения на нагрузке. Однако не следует отождествлять несущую частоту модуляции с выходной частотой инвертора (10-20Мгц – 0-100 Гц). В рассмотренной системе воздействие на выходную частоту осуществляется изменением несущей частоты модуляции, изменение амплитуды – изменении глубины модуляции.

 

Современные АИ строятся на базе тиристоров (IGST и IGBT) у которых запирание и отпирание силового ключа производится с помощью управляющих импульсов. При этом существенно возрастает сложность системы управления, и в настоящее время в ПЧ с ШИМ применяют векторную систему управления.