Расчёт преобразователя частоты для станции
УПРАВЛЕНИЯ УЭЦН
Общие сведения по преобразователю частоты
Преобразователь частоты (ПЧ) в электроприводе является силовым регулятором, вход которого подключен к питающей сети с нерегулируемыми значениями напряжения U1 и частоты f1, а на выходе обеспечиваются регулируемые значения напряжения U2 (или тока I2) и частоты f2 в зависимости от задания и управляющих сигналов (рис. 3).
Рис.3. Преобразователь частоты в ЭП.
Применение ПЧ в ЭП обеспечивает наиболее экономичные способы регулирования скорости и момента электродвигателей переменного тока. В зависимости от типа электропривода ПЧ может быть включен между питающей сетью и статорной обмоткой двигателя (частотно-управляемый ЭП), как это показано на рис. 4а, или между роторной обмоткой и питающей сетью (например, в ЭП с машиной двойного питания, отображённого на рис. 4б).
Такое включение обычно позволяет уменьшить установленную мощность ПЧ, но требует применения электродвигателя с фазным ротором.
Рис. 4. Включение ПЧ: а) в статорную обмотку двигателя;
б) в роторную обмотку двигателя.
Поведение и свойства электродвигателей переменного тока при питании от источника напряжения регулируемой частоты достаточно подробно были известны уже в 60 – е годы прошлого века, но практического применения частотно-управляемые ЭП в то время не получили из – за отсутствия элементной базы для разработки статических ПЧ, выполненных на ключевых электронных элементах: тиристорах, запираемых тиристорах и силовых транзисторах (биполярных, биполярных с изолированным затвором и полевых). Использование ключевого режима приводит к тому, что выходное напряжение U2 у всех без исключения видов статических ПЧ несинусоидально и кроме основной (первой) гармоники содержит обычно целый спектр высших гармонических составляющих, а в некоторых ПЧ еще и низкочастотные субгармонические составляющие. Ток, потребляемый из сети статическими ПЧ, также несинусоидален и может вызывать искажения напряжения питающей сети. Эти обстоятельства приходится учитывать при выборе типа статического ПЧ.
Принципы построения статических ПЧ для регулируемого ЭП известны достаточно давно. В настоящее время в зависимости от мощности и технологических требований к ЭП используется один из трех типов статических ПЧ:
- непосредственный ПЧ;
- двухзвенный ПЧ с автономным инвертором напряжения;
- двухзвенный ПЧ с автономным инвертором тока.