Почему в ЧРП используется постоянный ток?

Современным промышленным и коммерческим применениям необходимы частотно-регулируемые приводы (ЧРП) для точного и эффективного управления скоростью и крутящим моментом электродвигателей. ЧРП регулирует частоту и напряжение питания двигателя переменного тока. Примечательно, что ЧРП используют постоянный ток для преобразования электроэнергии и управления двигателями переменного тока.

Если частотно-регулируемые приводы предназначены для питания двигателей переменного тока, зачем использовать постоянный? Конструкция частотно-регулируемого привода, а также механизмы преобразования, управления и подачи энергии обеспечивают решение. Ниже приведены техническое описание и преимущества конструкции.

Изучение основ работы ЧРП

Чтобы понять, почему постоянный ток используется в частотно-регулируемых приводах (ЧРП), необходимо разобраться в их основных принципах работы. ЧРП обычно имеют три этапа:

• Стадия коррекции
• Промежуточный контур или звено постоянного тока
• Стадия инверсии

Выпрямление начинается, когда переменный ток от основного источника поступает в частотно-регулируемый привод. В качестве выпрямителей используются диоды или управляемые тиристоры для преобразования переменного тока в постоянное напряжение.

Постоянное напряжение не является плавным, поэтому оно передаётся через звено постоянного тока (шину постоянного тока) с использованием конденсаторов и индукторов для фильтрации и стабилизации. Затем плавное постоянное напряжение поступает в инвертор, который на транзисторах или IGBT преобразует его обратно в переменное напряжение переменной частоты для работы двигателя.

Роль преобразования постоянного тока

Для преобразования мощности в частотно-регулируемом приводе необходим постоянный ток. Постоянный ток обычно используется на промежуточном этапе, поскольку он обеспечивает стабильное и регулируемое напряжение, позволяющее инверторному этапу правильно формировать выходной переменный ток.

Преобразуя переменный ток в постоянный и обратно, частотно-регулируемый привод может лучше управлять напряжением и частотой. Прямое преобразование переменного тока в переменный ток переменной частоты было бы более сложным и неточным.

Лучший контроль и точность

Технические преимущества постоянного тока в системах частотно-регулируемого привода повышают управляемость двигателя и производительность системы.

Во-первых, он точно контролирует скорость и крутящий момент двигателя. Инвертор может генерировать несколько частот, поскольку он преобразует переменный сигнал из постоянного с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Изменяемая скорость двигателя необходима для конвейеров, вентиляторов, насосов и лифтов.

Во-вторых, каскад постоянного тока позволяет частотно-регулируемому приводу быстро реагировать на изменения нагрузки. Для обеспечения стабильности частотно-регулируемый привод может изменять выходную частоту и напряжение в режиме реального времени по мере роста нагрузки двигателя. Без подключения к источнику постоянного тока эти изменения были бы медленнее и менее точными.

В-третьих, шины постоянного тока улучшают торможение и рекуперацию. Во многих промышленных приложениях двигатели должны быстро замедляться. Энергия торможения может накапливаться в цепи постоянного тока или рассеиваться с помощью тормозных резисторов. Электросеть может получать эту энергию через рекуперативные частотно-регулируемые приводы (ЧРП).

Повышение качества и эффективности электроэнергии

Эффективность и качество электроэнергии — ещё одна причина, по которой частотно-регулируемые приводы используют постоянный ток. Цепь постоянного тока обеспечивает стабильное питание без пульсаций на инверторе после выпрямления, гарантируя высокое качество выходного сигнала. Более чистые сигналы минимизируют температуру двигателя, потери и износ системы.

Современные частотно-регулируемые приводы (ЧРП) используют активные выпрямители (AFE) для сглаживания и управления постоянным напряжением, а также снижения гармоник. Это повышает коэффициент мощности и снижает уровень шума в системе.

Безопасность и защита

Ступени постоянного тока повышают безопасность преобразователя частоты. Шина постоянного тока, выступая в роли буфера между входом и выходом, изолирует двигатель и привод от скачков напряжения и отказов. Преобразователь частоты может мгновенно обнаруживать перегрузки и короткие замыкания и отключать питание до возникновения неисправностей.

Диагностика часто включает мониторинг напряжения шины постоянного тока. Отклонения напряжения постоянного тока могут указывать на проблемы с входным питанием, выпрямителем или конденсатором, позволяя специалистам по техническому обслуживанию обнаружить и устранить неполадки до их усугубления.

Заключение

Постоянный ток необходим для возможности частотно-регулируемых приводов управлять двигателями переменного тока. Преобразователи частоты обеспечивают точную, экономичную и адаптивную работу двигателя, преобразуя переменный ток в постоянный и обратно в переменный.