Frekvences pārveidotāja bremzēšanas bloka piegādātājs atgādina, ka gan strāvas, gan sprieguma tipa frekvences pārveidotāji pieder pie maiņstrāvas-līdzstrāvas-maiņstrāvas frekvences pārveidotājiem, kas sastāv no taisngrieža un invertora.
Tā kā slodzes parasti ir induktīvas, starp to barošanas avotiem ir jābūt reaktīvās jaudas pārnešanai. Tāpēc starpposma līdzstrāvas saitē ir nepieciešami komponenti reaktīvās jaudas buferēšanai.
Ja reaktīvās jaudas buferēšanai tiek izmantots liels kondensators, tas veido sprieguma avota tipa frekvences pārveidotāju; ja reaktīvās jaudas buferēšanai tiek izmantots liels reaktors, tas veido strāvas avota tipa frekvences pārveidotāju.
Atšķirība starp sprieguma tipa frekvences pārveidotājiem un strāvas tipa frekvences pārveidotājiem ir tikai starpposma līdzstrāvas saites filtra veidā. Tomēr tas rada ievērojamas veiktspējas atšķirības starp abiem frekvences pārveidotāju veidiem, kā parādīts šajā salīdzināšanas sarakstā:
1. Enerģijas uzkrāšanas komponenti: sprieguma tipa frekvences pārveidotājs — kondensators; strāvas tips — reaktors.
2. Izejas viļņu formas raksturlielumi: sprieguma viļņu forma ir taisnstūra vilnis, strāvas viļņu forma ir aptuveni sinusoīda; strāvas tipa frekvences pārveidotājam ir taisnstūra vilnis strāvai un aptuvena sinusoīda vilnis spriegumam.
3. Ķēdes sastāva raksturlielumos ietilpst atgriezeniskās saites diodes līdzstrāvas barošanas avots, kas paralēli savienots ar lielas ietilpības kondensatoru (zemas pretestības sprieguma avots) kā sprieguma tipu; strāvas tipa bezatgriezeniskās saites diodes līdzstrāvas barošanas avots, kas virknē savienots ar lielu induktivitāti (augstas pretestības strāvas avots), atvieglo motora darbību četros kvadrantos.
4. Runājot par raksturlielumiem, sprieguma tips rada pārslodzi, ja slodze ir īsslēgta, un arī atvērtas cilpas motori var darboties stabili; strāvas tips var nomākt pārslodzi, ja slodze ir īsslēgta, un motora nestabilas darbības gadījumā ir nepieciešama atgriezeniskās saites vadība.
Strāvas avota invertori kā jaudas slēdžus izmanto dabiski komutētus tiristorus, kuriem ir dārga līdzstrāvas puses induktivitāte un kurus izmanto divkāršās barošanas ātruma regulēšanā. Tiem ir nepieciešamas komutācijas ķēdes pie lielākiem sinhroniem ātrumiem, un tiem ir slikta veiktspēja pie zemām slīdes frekvencēm.
Frekvences pārveidotāja strukturālās īpašības
Strāvas tipa frekvences pārveidotāja līdzstrāvas saite ir nosaukta induktīvo komponentu izmantošanas dēļ, kam ir priekšrocība darboties četros kvadrantos un viegli panākt motora bremzēšanas funkciju. Trūkums ir tāds, ka ir nepieciešama invertora tilta piespiedu komutācija, un ierīces struktūra ir sarežģīta, kas apgrūtina regulēšanu. Turklāt, pateicoties tiristora fāzes nobīdes taisngrieža izmantošanai elektrotīkla pusē, ieejas strāvas harmonikas ir relatīvi lielas, kas, ja jauda ir liela, zināmā mērā ietekmēs elektrotīklu.
2. Sprieguma tipa frekvences pārveidotājs ir nosaukts pēc kapacitatīvo komponentu izmantošanas frekvences pārveidotāja līdzstrāvas saitē. Tā īpašība ir tāda, ka tas nevar darboties četros kvadrantos. Kad slodzes motors ir jābremzē, ir jāuzstāda atsevišķa bremzēšanas ķēde. Ja jauda ir liela, izejai jāpievieno sinusoidāls filtrs.
3. Augstas strāvas frekvences pārveidotājs izmanto GTO, SCR vai IGCT komponentus virknē, lai panāktu tiešu augstsprieguma frekvences pārveidošanu ar strāvas spriegumu līdz 10 kV. Induktīvo komponentu izmantošanas dēļ līdzstrāvas saitē tas nav pietiekami jutīgs pret strāvu, padarot to mazāk pakļautu pārslodzes kļūmēm. Invertors ir arī uzticams darbībā un tam ir laba aizsardzības veiktspēja. Ieejas pusē tiek izmantota tiristora fāzes kontrolēta taisngriešana, un ieejas strāvas harmonikas ir salīdzinoši lielas. Ja frekvences pārveidotāja jauda ir liela, jāņem vērā elektrotīkla piesārņojums un traucējumi sakaru elektroniskajām iekārtām. Sprieguma izlīdzināšanas un buferizācijas ķēde ir tehniski sarežģīta un dārga. Lielā komponentu skaita un ierīces tilpuma dēļ regulēšana un apkope ir samērā sarežģīta. Invertora tilts izmanto piespiedu komutāciju un rada lielu siltuma daudzumu, kas prasa atrisināt komponentu siltuma izkliedes problēmu. Tā priekšrocība ir spēja darboties četros kvadrantos un bremzēt. Jāatzīmē, ka šāda veida frekvences pārveidotājam ir nepieciešams uzstādīt augstsprieguma pašatjaunojošos kondensatorus ieejas un izejas pusēs, jo tam ir zems ieejas jaudas koeficients un augstas ieejas un izejas harmonikas.
4. Augstsprieguma invertora shēmas struktūra ir balstīta uz IGBT tiešās virknes tehnoloģiju, kas pazīstama arī kā tiešās ierīces sērijas augstsprieguma invertors. Tajā tiek izmantoti augstsprieguma kondensatori filtrēšanai un enerģijas uzkrāšanai līdzstrāvas saitē ar izejas spriegumu līdz 6 kV. Tā priekšrocība ir tā, ka tajā var izmantot zemāka sprieguma izturīgas jaudas ierīces, un visiem IGBT uz virknes tilta sviras ir viena un tā pati funkcija, kas nodrošina savstarpēju dublēšanu vai dublētu dizainu. Trūkums ir tāds, ka līmeņu skaits ir relatīvi mazs, tikai divi līmeņi, un izejas spriegums dV/dt ir arī liels, kas prasa īpašu motoru vai augstsprieguma sinusoidālo filtru izmantošanu, kas ievērojami palielinās izmaksas. Tam nav četru kvadrantu darbības funkcijas, un bremzēšanas laikā ir jāuzstāda atsevišķa bremzēšanas iekārta. Šāda veida frekvences pārveidotājam ir jāatrisina arī ierīces sprieguma izlīdzināšanas problēma, kas parasti prasa īpašu piedziņas ķēžu un buferķēžu konstrukciju. Ir arī ārkārtīgi stingras prasības attiecībā uz IGBT piedziņas ķēžu aizkavi. Kad IGBT ieslēgšanas un izslēgšanas laiki ir nekonsekventi vai augšupejošo un krītošo malu slīpumi ir pārāk atšķirīgi, tas var sabojāt barošanas ierīces.
Ir daudz augstsprieguma invertoru veidu, un arī to klasifikācijas metodes ir dažādas. Atkarībā no tā, vai starpposmā ir līdzstrāvas daļa, tos var iedalīt maiņstrāvas/maiņstrāvas frekvences pārveidotājos un maiņstrāvas-līdzstrāvas-maiņstrāvas frekvences pārveidotājos; atkarībā no līdzstrāvas komponentes īpašībām tos var iedalīt strāvas tipa un sprieguma tipa frekvences pārveidotājos.
Strāvas tipa frekvences pārveidotājs
Nosaukts pēc induktīvo komponentu izmantošanas frekvences pārveidotāja līdzstrāvas saitē, tam ir priekšrocība, ka tas spēj darboties četros kvadrantos, un tas var viegli panākt motora bremzēšanas funkciju. Trūkums ir tāds, ka tas prasa invertora tilta piespiedu komutāciju, un ierīces struktūra ir sarežģīta, kas apgrūtina regulēšanu. Turklāt, pateicoties tiristora fāzes nobīdes taisngrieža izmantošanai elektrotīkla pusē, ieejas strāvas harmonikas ir relatīvi lielas, kas zināmā mērā ietekmēs elektrotīklu, ja jauda ir liela.
Sprieguma tipa frekvences pārveidotājs
Nosaukts pēc kapacitatīvo komponentu izmantošanas frekvences pārveidotāja līdzstrāvas saitē, tā īpašība ir tāda, ka tas nevar darboties četros kvadrantos. Kad slodzes motors ir jābremzē, jāuzstāda atsevišķa bremzēšanas ķēde. Ja jauda ir liela, izejai jāpievieno sinusoidāls filtrs.
1. Kāda ir atšķirība starp sprieguma tipu un strāvas tipu?
Frekvences pārveidotāja galveno ķēdi var aptuveni iedalīt divās kategorijās: sprieguma tips ir frekvences pārveidotājs, kas pārveido sprieguma avota līdzstrāvu maiņstrāvā, un līdzstrāvas ķēdes filtrs ir kondensators; strāvas tips ir frekvences pārveidotājs, kas pārveido strāvas avota līdzstrāvu maiņstrāvā, un tā līdzstrāvas ķēdes filtrs ir induktors.
2. Kāpēc frekvences pārveidotāja spriegums un strāva mainās proporcionāli?
Asinhronā motora griezes momentu rada motora magnētiskās plūsmas un caur rotoru plūstošās strāvas mijiedarbība. Pie nominālās frekvences, ja spriegums ir nemainīgs un samazinās tikai frekvence, magnētiskā plūsma būs pārāk liela, magnētiskā ķēde piesātināsies un smagos gadījumos motors izdegs. Tāpēc frekvence un spriegums jāmaina proporcionāli, tas ir, mainot frekvenci, frekvences pārveidotāja izejas spriegums jākontrolē, lai uzturētu noteiktu motora magnētisko plūsmu un izvairītos no vāja magnētisma un magnētiskās piesātinājuma parādībām. Šo vadības metodi parasti izmanto enerģiju taupošiem frekvences pārveidotājiem ventilatoros un sūkņos.