Преобразователи частоты

Лекции по курсу :
Силовые преобразователи в
электроснабжении
Кафедра электроснабжения
промышленных предприятий
Электротехнический институт
Томского политехнического
университета
1
Составлено по следующим источникам:
1. Лукутин
Б.В.,
Обухов
С.Г.
Силовые
преобразователи в электроснабжении. Учебное
пособие. – Томск, Изд. ТПУ, 2006.
2. Чебовский
О.Г.
и
др.
Силовые
полупроводниковые приборы. Справочник. –
Ленинград, Энергия, 1985.
3. Руденко
В.И.
и
др.
Основы
преобразовательной техники. Учебник для
ВУЗов, 2-е издание М.: Высш. шк., 1980 – 286 с.
4. Забродин Ю.С. Промышленная электроника:
Учебник
для
вузов.
Второе
издание,
стереотипное.-М.: ООО ИД «Альянс», 2008. -496
с., ил.
2
Тема Преобразователи частоты
Преобразователи
частоты
непосредственной связью
с
3
Преобразователи частоты с непосредственной связью
Силовая схема трехфазно-трехфазного НПЧ ЕК на
основе нулевых преобразовательных схем
А В C
U1, f1
I 1 2 3 4 5 6
Za
II
U2, f2
III
Zb
Zc
4
Преобразователи частоты с непосредственной связью
Частота основной
напряжения может
выражения
гармоники выходного
быть определена из
f 1 m1
f2
2n  m1
где n – количество полуволн первичного
напряжения;
m1 – количество фаз первичной сети.
5
Преобразователи частоты с непосредственной связью
Временные диаграммы НПЧ с ЕК
T1
U1, f1
t1
t2
t3
t4
U2
t5
t6
t7
ωt
tп
ωt
T2
U2’
α
ωt
6
Преобразователи частоты с непосредственной связью
Непосредственный
преобразователь
частоты
трехфазного тока в однофазный, собранный по
мостовой схеме
U1, f1
I
УР
УР
Zн U2, f2
II
7
Преобразователи частоты с непосредственной связью
Формирование выходного напряжения при
переменном угле регулирования НПЧ
Т/2
Т/2
U2
0
α, β
π/2
0
ωt
α
β
π
π
2π ωt
8
Преобразователи частоты с непосредственной связью
Формирование выходного напряжения при
переменном угле регулирования НПЧ
9
Преобразователи частоты с непосредственной связью
Схема и временные диаграммы НПЧ ИК
e1 e2 e3e4e5 e6 e1e2 e3 e4e5 e6
U
ωt
K1
K2
K3
K4
K5
K6
t1
T1
t1
Tк
t2
U2
t2
ωt
ωt
t3
t3
t4
t4
ωt
t5 ωt
t5
t6
ωt
ωt
10
Выпрямительно-инверторные преобразователи частоты
Структурная схема преобразователя частоты с
промежуточным звеном постоянного тока
U1, f1, m1
В
Ф
СУВ
АИ
U2, f2, m2
СУИ
Uу
11
Выпрямительно-инверторные преобразователи частоты
Схемы и временные диаграммы инвертора тока (а)
и инвертора напряжения (б)
Ld
+
+
Zн
Ud
Uн, iн
Ud
I
C
-
d
Uн=Uc
iн
VD2
VD4 VS4
VS2
I
Uнd, iн U
Ud
ωt
VD3
VD1 VS1 VS3
C
Zн
0
iн
t1н t2
t3
t4
VS1-VS2
Ud
ωt
VD2-VD1
а
б
12
Выпрямительно-инверторные преобразователи частоты
Силовая схема трехфазного мостового инвертора
АИ
ОВ
+
Ud
1
3
5
2
4
6
C
Za
Zb
Zc
13
Выпрямительно-инверторные преобразователи частоты
A
1
1
B
4
C
Ua
Ub
5
4
6
2Ud
3
1
3
6
2
2
3
3
5
6
Ud
3
1
1
4
4
4
t
5
5
6
t
2
t
t
Временные
диаграммы
проводимос
ти вентилей
и фазных
напряжений
на нагрузке
трехфазного
мостового
инвертора
t
Uc
t
14
Способы улучшения качества выходного напряжения автономных
инверторов
Преобразователь с суммированием прямоугольных
напряжений различных частот
U1
U1 =Ud
π
+
Ud
И1
U1,f1
И2
И3
U1 ,3 f1 U1 ,5 f
1
5
3
Zн
U1
3
U1
5
2π ωt
ωt
ωt
Uн
ωt
15
Способы улучшения качества выходного напряжения автономных
инверторов
Виды широтно-импульсной модуляции
прямоугольного напряжения: а – двухполярная
модуляция; б –однополярная модуляция
Uн
Ud
2π
ωt
π
α1
α2
а
Uн
π
б
Ud
2π
ωt
16
Способы улучшения качества выходного напряжения автономных
инверторов
Регулирование выходного напряжения инвертора с
помощью тиристорного ключа в цепи постоянного
тока
VS
L
+
Ud
VD
C
АИ
-
17
Способы улучшения качества выходного напряжения автономных
инверторов
Регулирование выходного напряжения инвертора с
помощью геометрического суммирования напряжений
Т1
+
Ud
U
АИ
Uдоп1
φ1
Т2
АИдоп
Uдоп
U
φ2
Uдоп2
Uн1
Uн2
Uн
18
Способы улучшения качества выходного напряжения автономных
инверторов
Фазовый метод регулирования напряжения с
помощью последовательно включенных с нагрузкой
тиристоров
АИ
Za
-
Zb
Ud
Zc
+
19
Способы улучшения качества выходного напряжения автономных
инверторов
Фазовый метод регулирования напряжения с
помощью управляемого обратного выпрямителя
Lв
VS5
Lн
VS6
VS1
VS2
Zн
Ud
Lв
+
Lн
VS3
VS7
VS4
VS8
20
Способы улучшения качества выходного напряжения автономных
инверторов
A
B
C
Ua
Ub
Uc
1
1
3
4
A
1
B
C 4
Ua
Ub
Uc
6
6
2
3
Ud
2
2
1
4
5 5
4
1
6
t
t
t
t
t
t
а
3
6
Ud
1
2
5
2
б
4
6
t
t
t
t
t
t
Временные
диаграммы
проводимости
вентилей
и фазных
напряжений на
нагрузке
трехфазного
мостового
инвертора а – λ =
120 º; б – λ = 90 º
21
Практическое использование статических преобразователей частоты
Схема вентильного асинхронного электропривода
L0
U1, f1
U2, f2
C0
АД
L
УВ
C
АИН
О
В
22
Практическое использование статических преобразователей частоты
Схема питания индукционной тигельной печи
0,38 кВ
АВ
ИТП
В
ПУ
БР
И
23
Кафедра
Электроснабжение промышленных
предприятий
56-42-10
24