Войти
Твердотельный преобразователь переменного тока в переменныйпреобразует сигнал AC в другой сигнал переменного тока , где выходное напряжение и частота могут быть установлены произвольно.
Ссылаясь на рисунок 1, преобразователи переменного тока в переменный можно разделить на следующие категории:
Существует два типа преобразователей со звеном постоянного тока:
Любая операция динамического торможения, необходимая для двигателя, может быть реализована с помощью тормозного прерывателя постоянного тока и резистивный шунт, подключенный к выпрямителю. В качестве альтернативы, в секции выпрямителя должен быть предусмотрен встречно-параллельный тиристорный мост для подачи энергии обратно в линию переменного тока. Однако такие тиристорные выпрямители с фазовым управлением имеют более высокие искажения в линии переменного тока и более низкий коэффициент мощности при низкой нагрузке, чем диодные выпрямители.
Преобразователь переменного тока в переменный с приблизительно синусоидальными входными токами и двунаправленным потоком мощности может быть реализован путем подключения выпрямителя с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и инвертора ШИМ к звену постоянного тока. Затем на величину звена постоянного тока влияет элемент накопления энергии, который является общим для обоих каскадов, которым является конденсатор C для звена постоянного тока напряжения или индуктор L для звена постоянного тока по току. Выпрямитель с ШИМ управляется таким образом, что в линии потребляется синусоидальный переменный ток, который находится в фазе или противофазе (для обратной связи по энергии) с соответствующим фазным напряжением линии переменного тока.
Из-за элемента хранения звена постоянного тока есть то преимущество, что оба каскада преобразователя в значительной степени развязаны для целей управления. Кроме того, для ступени инвертора PWM существует постоянная, независимая от линии переменного тока входная величина, что приводит к высокому использованию мощности преобразователя. С другой стороны, элемент накопления энергии в звене постоянного тока имеет относительно большой физический объем, и когда используются электролитические конденсаторы, в случае звена постоянного тока напряжения потенциально сокращается срок службы системы.
Циклоконвертер формирует выходной сигнал переменной частоты приблизительно синусоидальной формы путем переключения сегментов входного сигнала на выходной; промежуточного звена постоянного тока нет. С переключающими элементами, такими как тиристоры, выходная частота должна быть ниже входной. Очень большие циклоконвертеры (порядка 10 МВт) производятся для компрессоров и приводов в аэродинамической трубе или для регулируемых устройств, таких как цементные печи.
Для достижения более высокой плотности мощности и надежности имеет смысл рассмотрим матричные преобразователи, которые обеспечивают трехфазное преобразование переменного тока в переменный без каких-либо промежуточных элементов хранения энергии. Обычные прямые матричные преобразователи (рис. 4) выполняют преобразование напряжения и тока за один этап.
Существует альтернативный вариант непрямого преобразования энергии с использованием косвенного матричного преобразователя (рис. 5) или преобразователя разреженной матрицы, который был изобретен профессором Иоганном В. Колар из ETH. Цюрих. Как и в случае контроллеров VSI и CSI на основе звена постоянного тока (рис. 2 и рис. 3), для преобразования напряжения и тока предусмотрены отдельные каскады, но в звене постоянного тока нет промежуточного запоминающего элемента. Как правило, за счет использования матричных преобразователей элемент памяти в звене постоянного тока устраняется за счет большего количества полупроводников. Матричные преобразователи часто рассматриваются как концепция будущего для технологии приводов с регулируемой скоростью, но, несмотря на интенсивные исследования, проводившиеся в течение десятилетий, они до сих пор достигли лишь низкого уровня проникновения в промышленность. Однако, ссылаясь на недавнюю доступность недорогих высокопроизводительных полупроводников, один крупный производитель приводов в течение последних нескольких лет активно продвигал матричные преобразователи.
