По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.314.58

Преобразователи частоты

Шульга Р. Р. канд. техн. наук, ВЭИ – филиал ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ им. акад. Е. И. Забабахина», г. Москва

Изложена методика расчета наиболее тиражируемой схемы ПЧ, нагруженного на асинхронный ЭД. Выполнен анализ различных методов векторного управления ПЧ. Рассмотрены различные топологии ПЧ, позволяющие отказаться от фильтров, трансформаторов и улучшить качество напряжения. Приведены примеры реализации судового и энергетического ПЧ на мощности от 200 кВт до 1 МВт.

Литература:

1. Грехов И.В. Силовая полупроводниковая электроника и импульсная техника // Вестник Российской академии наук. – 2008. – Т. 78. – № 2. – С. 106–131.

2. Писарев А., Сурма А., Черников А. Быстровосстанавливающиеся мощные диоды для высокоэффективных инверторных схем // Электронные компоненты. – 2014. – № 8.

3. Luts J., Schlangenotto H., Scheuermann U., Doncker R.E. Semiconductor Power Devices: Physics, Characteristics, Reability, 2011. – 538 p.

4. Шульга Р.Н. Силовые полупроводниковые приборы для электроэнергетики // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт.

5. Шульга Р.Н., Стальков П.М. Системы управления и регулирования вставок и передач постоянного тока // Энергия единой сети. – 2021. – № 1 (56). – С. 43–52.

6. Шульга Р.Н. Накопление и сохранение электроэнергии // Новости электротехники. – 2021. – № 1 (127). – С. 54–57.

7. Брусницын А.Н., Журавлев В.С., Осика Л.К. О применении электронных преобразователей частоты в составе энерготехнологических генерирующих комплексов // Вести в электроэнергетике. – 2016. – № 2. – С. 48–60.

8. HVDC PLUS and SVS PLUS. URL: http: //www. docplayer.net/

9. Семенов Б.Ю. Силовая электроника: профессиональные решения. – М: СОЛОНПРЕСС, 2011. – 416 с.

10. Paulo Fisher de Toledo. Feasibility of HVDC for City Infeed // Department of Electrical Engineering Electric Power Systems. – Stockholm, 2003.

11. Lindberg A. PWM and Control of two and three level high power Voltage Source Converters // Royal Institute of Technology. – Stockholm, Sweden, 1995. ISSN-1100.1616. TRITA-EHE9501.

12. Шульга Р.Н., Петров А.Ю., Хренников А.Ю. Энергетические платформы с использованием цифровых модульных подстанций и энергоблоков для Арктики / Р.Н. Шульга, А.Ю. Петров, А.Ю. Хренников // Российская Арктика. – 2020. – № 10. – С. 37–50.

13. Шульга Р.Н., Лабутин А.А. Новые материалы и технологии электрических машин // Промышленная энергетика. – 2021. – № 4.

14. Шульга Р.Н., Лабутин А.А. Динамика быстроходных электрических машин // РУМ. – 2021. – № 2.

15. Шульга Р.Н., Лабутин А.А. Особенности расчета быстроходных электрических машин // РУМ. – 2021. – № 1 (597). – С. 28–35.

16. Шульга Р.Н., Лабутин А.А. Стендовые испытания быстроходных электрических машин // РУМ. – 2021. – № 3 (599).

Преобразователи частоты (ПЧ) нашли широкое применение в электроэнергетике и на транспорте. Их разработка и применение существенно ускорились благодаря прогрессу в силовых полупроводниках (СПП), новой схемотехнике автономных инверторов (И), прогрессу в разработке новых быстроходных электрических двигателей (ЭД). СПП переживает новый подъем, связанный с переходом IGBT-транзисторов с кремния на карбид кремния, отраженный в [1–4]. Схемотехника И использует различные топологии многоуровневых преобразователей напряжения и частоты, отраженные в [5–7]. ЭД получили новое развитие благодаря применению постоянных магнитов или использованию индукторных быстроходных электрических машин (ИЭМ) [8–11]. Системы управления СУ инверторов И и преобразователей частоты ПЧ также непрерывно совершенствуются в части алгоритмов и аппаратной реализации на базе контроллеров, реализующих различные методы векторного управления, приведенные ниже и упомянутые в [13–15].

Цель настоящей статьи состоит в рассмотрении методики расчета наиболее тиражируемых схем ПЧ, анализе различных методов векторного управления ПЧ и приведение в качестве примера судового и энергетического ПЧ на мощности от 200 кВт до 1 МВт.

На рис. 1 приведена типовая структурная схема ПЧ в составе: выпрямителя, шины постоянного тока с фильтром, 2-уровневого инвертора, нагруженного на асинхронный ЭД. Выпрямитель представляет 6-пульсный преобразователь тока с использованием диодов или тиристоров. Фильтр выполнен с использованием двух дросселей, нагруженных на конденсатор. Инвертор И выполнен на IGBT-транзисторах и нагружен на ЭД.

Расчет мощности ПЧ выполняется исходя из параметров нагрузки. Схема расчета: исполнительный орган – электродвигатель (ЭД) – инвертор (И) – фильтр (Ф) – выпрямитель (В). Рассматривается пример расчета 6-фазного моста: В – на тиристорах, И – на IGBT-транзисторах по 2-уровневой схеме, нагруженного на асинхронный ЭД. Для расчета задаются: номинальный ток ЭД – Iн, Uс – фазное действующее напряжение сети, Uи – действующее номинальное напряжение ЭД.

Для Цитирования:
Шульга Р. Р., Преобразователи частоты. Электроцех. 2022;6.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: