Анализ развития двухзвенных преобразователей частоты

1 этап двухзвенные ПЧ с амплитудным питающим регулированием, выполненных на тиристорах. АИ переключает U на ту или иную полярность. L- сглаживает ток, C фильтр.

“-“: неsin-ть тока, потребляемого из сети; неsin-ть вых. тока и неравномерность вращения двигателя при малых частотах, что ограничивает диапазон регулирования скорости и ↓ «сетевой» коэффициент мощности; U регулируется в тиристорах, а частота в АИ, т.к. фильтр затрудняет работу и ↓ быстродействие;.

2 этап по схеме: «неуправляемый выпрямитель–LC фильтр–транзисторный АИ с ШИМ Uвых». Для получения переменного U sin-ной формы, формируется последовательность импульсов малой длительности у основания синусоиды и широких импульсов вблизи амплитудного значения синусоиды - процесс модуляции (этим добиваются хороших энергетических показателей).

«-­­» рекуперации энергии в сеть нет. «+» регулируем U при малых значениях частоты.

3 этап решает вопросы энергосбережения на базе активных выпрямителей U - АВН.

В силовой цепи последовательно включены АВН, фильтр Ф и АИН. Силовые полупроводниковые элементы выпрямителя и инвертора, обладающие двусторонней проводимостью тока в виде ключей. АВН, выполненный по 3х мост сх, преобразует ~ Uсети (при f=const) на зажимах А₁, В₁ и С₁ в стабилизированное U_d на конденсаторе фильтра. 3хфазный мостовой АИН в режиме ШИМ преобразует =U в ~U на выходе АИН с заданной частотой. Двигатель – приемник эл.эн. формирует sin-ное U, изменяя ширину рабочих импульсо, f, U. Это обеспечивает благоприятную форму тока двигателя и равномерность его вращения в широком диапазоне скоростей. Если Есети > Е т.А.В.С., то эн. поступает в АВН, если Есети < Е т.А.В.С., то эн. отдается из АВН. Система позволяет регулировать коэффициент мощности, если он =1, то сдвига между I и U нет..

Защита ТП от аварийных режимов работы. Защита от перегрузок и коротких замыканий. Защита ТП от перенапряжений. Виды перенапряжений.

Аварийные режимы: выход из строя элементов преобразователя, 2 вида: превышается Iдоп и появляется перенапряжение от пробоя высоким U.

Защита от высоких токов

Если протекает Iперегруза,то его можно ↓ путем перевода в инверторный режим появляется встречная ЭДС, которая препятствует нарастанию тока. Если произошло КЗ, то только отключать:

1. принудительным гашением тиристоров - наиболее эффективный, но дорогой. Угашающее устройство включено встречно вентилям через дополнительный тиристор, который включается при Iкз (токи КЗ не вырастают до больших значений).

2. Защита специальным автоматическим выключателем

I=(2-2,5)*I Срабатывают сразу. Для ограничения токов к.з. и скорости нарастания тока тиристоров (di/dt )<(di/dt )кр. на вход ТП со стороны ~I вкл-ся воздушные токоограничивающие реакторы с индуктивностями, они затягивают темп нарастания тока и автоматические выключатели успевают отключить. Темп нарастания напряжения (du/dt )<(du/dt )кр. Уменьшают с помощью RC-цепочек.

3. Защита специальными плавкими предохранителями(ПП).

ПП ставятся в каждую цепь, так чтобы, если бы к.-л. вентиль вышел из строя ПП разорвал цепь, защищая остальные вентили. ПП исп-ся в мощных преобразователях с большим числом // вентилей для защиты от внутр. повреждений. При пробое одного из //-но включенных тиристоров сгорает соединенный послед-но с ним предохранитель, а установка остается в работе.

На практике, применяется комбинир-я защита с исп-нием неск. видов защ. средств.

Защита от перенапряжений.

Перенапряжений (внутренние и внешние) обусловлены рядом причин:

1 Коммутационное перенапряжений, возникающие в момент выключения вентиля заканчивающей работу фазы, когда обратный ток, проходящий через индуктивность обмоток трансф-ра, разрывается ↑ внутренним сопр-ем выключаемого вентиля.

2 Отключение питающих транс-ров с первичной стороны, особенно при ХХ.

3 Отключение выключателя или перегорание предохр-ля в цепи выпрямленного тока.

4 Резонансные явления при включении транс-ра.

5 Перенап-ния в питающей сети.

6 Возрастание ЭДС двигателя при быстром увеличении потока.

Защита с помощью R-C цепочек.

Для внутренних перенапряжений, возникающих в момент выключения вентилей, когда обратный ток из цепи вентиля коммутируется в R-C цепочку, скорость тока в индуктивности цепи ↓ и ЭДС самоиндукции ограничивается. Последовательно включенные резисторы R служат для ограничения толчков разрядного тока конденсатора через вентиль. R-C цепочки, подключаемые // тиристорам, огран-ют скорость нарастания прямого U, предотвращая самопроизвольное вкл-ие тиристора.

Для защиты от внешних перенапряжений защитные R-C цепочки устанавливают на стороне переменного тока (пунктиром). Т.к. внешние перенапряжений значительны, требуются ёмкости большой величины. Эта защита применяется редко из-за дорогих и громоздких конденсаторов, из-за резисторов R’ включенных через вспомогательный выпрямитель на маломощных диодах.

Резистор R₁ ограничивает броски зарядного тока при перен-ях =1-5 Ом. R₂ обеспечивает постоянное протекание через выпрямитель небольшого тока, чтобы он был всегда готов пропустить на конденсатор С₁ импульс перен-ния. Параметры защитной R₁-C₁ цепочки опр-тся из наиболее опасного режима отключения тран-ра на ХХ.

Защита от перен-ний, возникающих при отключении нагрузки с ↑ индуктивностью.

При отключении обмоток возбуждения крупных элек-их машин используют динистры. В рабочем режиме U, установке < U включения переключающего диода (динистора) «Д», и управление тиристорами 1-6 производится от СИФУ . При отключении автомата «А» на стороне переменного тока в нагрузке возникает ↑ ЭДС самоиндукции. Как только повышающееся U > U включения «Д», «Д» включается и на анодную группу ТП поступят включающие импульсы и образуется разрядный контур, через работающий тиристор катодной группы и 1 из тиристоров анодной группы (пр-р, через тиристоры 1 и 4). В этом контуре рассеивается энергия, запасённая в нагрузке. Вместо «Д» иногда используют лавинный диод «ДЛ» (показано пунктиром).