Методы улучшения характеристик ППУ

Силовые полупроводниковые приборы и преобразователи на их основе развиваются в следующих приоритетных направлениях:

· улучшение характеристик силовых полупроводниковых приборов;

· расширение применения "интеллектуальных'' силовых модулей;

· оптимизация схемотехники и параметров преобразователей, позволяющая обеспечить требуемые технические характеристики и экономические показатели электроприводов;

· совершенствование алгоритмов прямого цифрового управления преобразователями.

Преобразователи электроэнергии выполняются в настоящее время на базе полупроводниковых силовых элементов в виде управляемых выпрямителей, автономных инверторов напряжения и тока, инверторов, ведомых сетью, и преобразователей частоты с непосредственной связью с сетью.

Виды применяемых преобразователей и фильтрокомпеисирующих устройств определяются типом электродвигателя, задачами управления, мощностью, требуемым диапазоном регулирования координат, необходимостью рекуперации энергии в сеть, влиянием преобразователей на питающую сеть.

Схемотехнические решения преобразователей остаются традиционными в электроприводах постоянного и переменного тока. Учитывая возрастание требований к энергетическим характеристикам электроприводов и необходимостью снижения их отрицательного влияния на питающую сеть, получают развитие преобразователи, обеспечивающие экономичные способы управления технологическим оборудованием.

Изменения силовых схем полупроводниковых преобразователей главным образом связаны с появлением и широким распространением новых приборов - мощных полевых транзисторов (MOSFET), биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), запираемых тиристоров (GTO).

В настоящее время можно выделить следующие направления развития статических преобразователей:

· расширение границ применения полностью управляемых полупроводниковых приборов (транзисторов - до 2 МВт, тиристоров - до 10 МВт);

· распространение методов широтно-импульсной модуляции (ШИМ)

· применение блочных принципов построения преобразователей на основе унифицированных силоных гибридных модулей, выполняемых на базе транзисторов и тиристоров;

· возможность выполнения преобразователей постоянного и переменного тока и их комбинаций на единой конструктивной основе.

В электроприводах постоянного тока кроме управляемых выпрямителей для получения высокого быстродействия находят применение системы с неуправляемыми выпрямителями и широтно-импульсными преобразователями. В этом случае можно обходиться без фильтрокомпенсирующего устройства.

Преобразователи, используемые для управления вентильными электродвигателями содержат управляемый выпрямитель и автономный инвертор, управляемый сигналами, поступающими от датчика положения ротора.

В системах частотного управления асинхронными двигателями преимущественное применение получили инверторы напряжения. В этом случае при отсутствии рекуперации энергии в сеть можно применять неуправляемый выпрямитель, что приводит к наиболее простой схеме преобразователя. Возможность применения полностью управляемых приборов и ШИМ делает эту схему широко используемой в большом диапазоне мощностей.

Преобразователи с инверторами тока, считавшиеся до недавнего времени наиболее простыми и удобными для управления электродвигателями, имеют в настоящее время ограниченное применение по сравнению с другими видами преобразователей.

Преобразователи частоты, содержащие неуправляемый выпрямитель и ведомый сетью инвертор и составляющие основу асинхронно-вентильного каскада, находят применение в приводах большой мощности при ограниченном диапазоне регулирования скорости.

Определенную перспективу имеют мощные преобразователи частоты с непосредственной связью с сетью в машинах двойного питания и при управлении низкоскоростными асинхронными или синхронными двигателями.

Современные полупроводниковые преобразователи, используемые в системах автоматизированного электропривода охватывают диапазон мощностей от сотен ватт до нескольких десятков мегаватт.