Тиристорный преобразователь частоты: Тиристорный преобразователь
alexxlab | 25.03.2023 | 0 | Разное
Тиристорный преобразователь
Тиристорные преобразователи частоты (инверторы) представляют собой устройства, преобразующие постоянное или переменное напряжение в переменное заданной частоты. Большинство современных тиристорных инверторов позволяют осуществлять изменение частотной характеристики выходного напряжения в требуемых пределах, благодаря чему они нашли широкое применение в различных отраслях промышленности и транспорта, например, для плавной регулировки скорости вращения асинхронных электродвигателей, обеспечения необходимого режима электропитания плавильных печей и т.п. Несмотря на то, что в последнее время все большее распространение получают преобразователи частоты на IGBT, тиристорные инверторы по-прежнему доминируют там, где необходимо обеспечить большие мощности (вплоть нескольких мегаватт) с выходным напряжением в десятки киловольт. Именно то, что тиристорные преобразователи частоты имеют высокий КПД (до 98%), способны успешно справляться с большими напряжениями и токами, а также выдерживать при этом импульсные воздействия и довольно продолжительную нагрузку, является их основным достоинством.
Ниже приведена блок-схема наиболее типичного современного тиристорного преобразователя с явно выраженным звеном постоянного тока.
В выпрямителе (В) входное переменное напряжение выпрямляется и поступает в фильтр (Ф), где оно сглаживается, фильтруется, после чего опять преобразуется инвертором (И) в переменное, которое может регулироваться по таким параметрам, как амплитуда и частота.
НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?
Позвоните:
+7 (495) 730-73-62,
+7 (495) 730-73-63,
+7 (925) 517-34-27
или заполните простую форму
Тиристорные преобразователи имеют некоторые конструктивные особенности, которые порой затрудняют их использование и несколько ограничивают сферу применения. Прежде всего, это касается довольно сложной системы управления. Поскольку тиристор является полууправляемым прибором, то для него необходимо принудительное переключение, осуществляемое кратковременным прерыванием тока, который через него протекает. Это обычно происходит при разряде конденсатора, находящегося в анодно-катодной цепи ключа.
В системах с большой мощностью нагрузки на накопительные (фильтровые) конденсаторы, стоящие в плечах ключа, очень велики. Впрочем, велики они и на демпферные конденсаторы, установленные на выходе инвертора и предохраняющие его от повреждения в момент переключения ключей. Таким образом, для нормальной и бесперебойной работы тиристорных преобразователей исключительно важна надежность тех емкостных элементов, которые в них применяются, то есть фильтровых и демпферных конденсаторов. К тому же весьма желательно, чтобы их стоимость была приемлемой, а габаритные размеры – как можно меньше. Всем этим требованиям далеко не в полной мере отвечают старые типы силовых конденсаторов, и поэтому для разработки действительно современных и надежных тиристорных инверторов им требуется замена.
Именно такие силовые конденсаторы производит завод «Нюкон». Они отличаются компактностью, высокими показателями объемной плотности энергии и, что, пожалуй, важнее всего, исключительной надежностью. Сочетание этих качеств было достигнуто за счет применения при их разработке и производстве передовых конструкторских и технологических решений.
Силовые конденсаторы «Нюкон» имеют самые различные рабочие напряжения и обладают способностью к локальному самовосстановлению после пробоев с минимально возможной потерей емкости.
Силовые конденсаторы «Нюкон», производимые по технологии локализованного управляемого самовосстановления, состоят из множества ячеек, число которых достигает десятков тысяч. Каждая из них имеет свой собственный предохранитель, поэтому в случае пробоя повреждается только она, а все остальные остаются работоспособными. Таким образом, значительно увеличивается срок службы конденсатора, уменьшаются расходы на замену неисправных емкостей и потери времени, связанные с вынужденным простоем оборудования. При этом сама емкость конденсаторов снижается весьма незначительно. Достаточно сказать, что в конце срока их службы она составляет не менее 95% от номинальной.
Сегодня многие отечественные производители инверторов вынуждены закупать современные силовые конденсаторы за рубежом, что связано со многими неудобствами: длительными сроками поставки, необходимостью прохождения таможенного оформления и т.
п. На отечественном рынке завод «Нюкон» является единственным, чья продукция может успешно конкурировать с зарубежными аналогами. Он гарантирует высокое качество своей продукции (которое, кстати, полностью соответствует целому ряду международных стандартов), оперативность поставок и внимательное отношение ко всем клиентам.
НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?
Позвоните:
+7 (495) 730-73-62,
+7 (495) 730-73-63,
+7 (925) 517-34-27
или заполните простую форму
Тиристорные преобразователи частоты – особенности, характеристики
Тиристорные преобразователи частоты – устройства для пуска и регулирования скорости вращения электродвигателей переменного тока. Первые полупроводниковые преобразователи частоты с непосредственной связью с сетью были выполнены на базе тиристоров.
Устройства построены на базе схемы встречно-параллельного мостового инвертора. Напряжение из сети частотой 50 Гц преобразуется в переменное напряжение с заданной частотой и амплитудой.
Частота на выходе преобразователя регулируется путем изменения управляющего напряжения, поочередно отпирающего и запирающего группы полупроводниковых вентилей.
Связь входной и выходной частоты устройства выражается формулой ; где mn – пульсность напряжения, n – число участков синусоид в полуволне выходного напряжения, и – входная и выходная частота соответственно. Из формулы видно, что частота на выходе устройства может принимать только дискретные значения, например, если mn = 6 при частоте f1 =50 Гц частота f2 равна 50; 37,5; 30; 25; 21,45; 18,75. Для обеспечения вращения ротора двигателя необходим сдвиг фаз на 120
Преобразователи частоты на тиристорах с непосредственной связью имеют относительно простую конструкцию и низкую стоимость. Устройства также имеет высокий к.п.д., потери мощности снижены за счет однократного преобразования напряжения. Мощность преобразователей можно масштабировать путем присоединение дополнительных тиристорных модулей.
Устройство позволяет получать выходное низкочастотное напряжение без снижения амплитуды. Преобразователи обеспечивают стабильную работу электродвигателя на малых скоростях. Непосредственная гальваническая связь преобразователя с сетью позволяет возвращать электроэнергию в сеть при торможении двигателя в генераторном режиме.
К недостаткам тиристорной схемы с непосредственной связью относят:
- Несинусоидальную форму напряжения на выходе. Это вызывает нагрев обмоток, увеличение шума и вибраций при работе электродвигателя.
- Наличие гармонических помех на входе и выходе. Преобразователи частоты с непосредственной связью комплектуют фильтрами для подавления искажений, возникающих при неблагоприятном сочетании частот.
- Невозможность увеличения скорости. Устройства позволяют только снижать частоту вращения ротора.
Область применения тиристорных преобразователей – мощные тихоходные электроприводы с переменной нагрузкой, высоковольтное технологическое оборудование с частыми пусками, торможениями, реверсами и остановками.
Тиристорные преобразователи со звеном постоянного тока
Для приводов высокоскоростного оборудования, сетей с высоких требований к электромагнитной совместимости применяют устройства на базе схемы двойного преобразования. Напряжение сети поступает на выпрямитель, затем фильтруется на емкостном или индуктивном элементе. Далее на тиристорном инверторе преобразуется в переменное. Выходная частота регулируется отпирающими и запирающими импульсами, поступающими на управляющие контакты тиристоров.
Различают преобразователи частоты, построенные по схеме:
- Инвертора тока.
- Инвертора напряжения.
Устройства на базе инверторов тока содержат реактор с большой индуктивностью. Такие преобразователи имеют возможность рекуперации электроэнергии в сеть при электродинамическом торможении двигателя.
Амплитуда напряжения на входе и выходе таких устройств зависит от характера нагрузки. Устройства применяют для регулирования момента и скорости вращения двигателей, где важно поддерживать постоянную величину тока в обмотках.
В звене постоянного тока инвертора напряжения содержится конденсатор, который поддерживает постоянную величину напряжения на выходе, не зависящую от нагрузки. Такие устройства не поддерживают режим рекуперации при торможении электродвигателя.
Главное преимущество тиристорного преобразователя частоты – близкая к синусоидальной форма выходного напряжения.
Особенности преобразователей, выполненных по каскадной схеме
Частотные преобразователи на тиристорах широко применяют в схемах управления асинхронными двигателями с фазным ротором. Изменения частоты вращения осуществляется за счет изменения частоты тока ротора двумя тиристорными преобразователями, последовательно включенными между обмотками ротора и статора.
Такая схема позволяет управлять скоростью и моментом, а также осуществлять:
- Реверсирование электродвигателей.
- Рекуперативное торможение привода.
- Изменение частоты вращения с обратной связью по скорости.
- Снижение пусковых токов.
- Управление нескольким двигателями.
Каскадные преобразователи частоты на базе тириторного инвертора тока применяют в высоковольтных электроприводах, работающих при постоянной и динамической нагрузке.
Топология силовой цепи
Силовая часть состоит из 2 тиристорных мостов, роторного и сетевого, согласующего транформатора . Цепи мостовых блоков постоянного тока подключены через высокоиндуктивный реактор. Вход сетевого моста подключается к обмоткам разделительного трансформатора, выход роторного тиристорного инвертора соединен с цепью обмотки фазного ротора электродвигателя. Такая топология обеспечивает двусторонний обмен электроэнергией между цепью обмотки вращающейся части двигателя и электросетью и осуществлять торможение в генераторном режиме с рекуперацией энергии.
Схема управления
Блок управления обеспечивает генерацию управляющих импульсов, отпирающих и запирающих полупроводниковые ключи в зависимости от запрограммированного режима и изменения технологических параметров.
Встроенные алгоритмы обеспечивают управление скоростью при постоянном или динамическом моменте на валу. Диапазон изменения частоты вращения составляет 1:50 без датчика скорости. К большинству каскадных преобразователей частоты можно подключать энкодеры и задавать режимы работы на сверхмалых скоростях.
Устройство также обеспечивает связь с датчиками и удаленным оборудованием верхнего уровня системы автоматизации через аналоговые, дискретные, релейные входы и выходы.
Принцип управления скоростью и моментом электродвигателя
Преобразователи частоты с управляемыми тиристорными мостами регулируют частоту вращения ротора от номинальной скорости до нуля, а также позволяют переходить в режим работы с короткозамкнутым ротором и обратно.
Изменение частоты достигается регулированием угла отпирания и запирания управляемых полупроводниковых элементов сетевого и роторного моста.
Микропроцессорное устройство управления обеспечивает согласованную коммутацию электронных ключей, нужную частоту и фазность тока. При работе двигателя, сетевой мост работает в режиме выпрямителя, роторный функционирует в инверторном режиме.
При снижении скорости вращения и переходе на короткое время в генераторный режим, электрический ток, генерируемый в обмотках ротора, проходит через преобразователь и возвращается обратно в сеть. В таком режиме роторный мост становится выпрямителем, а сетевой работает как инвертор.
При торможении электрической машины, блок управления переключает фазы, электроэнергия через преобразователь передается на ротор. Это вызывает электродинамическое торможение двигателя.
Перегрузочная способность
Для стабильной работы электропривода при ограниченном времени разгона, с высокой нагрузкой на валу предусмотрена повышенная коммутационная устойчивость сетевого моста в инверторном режиме. Это достигается применением мощных быстродействующих тиристоров, способных выдержать кратковременные перегрузки по току.
В режиме торможения преобразователи имеют ограниченную перезагрузочную способность. Это связано с увеличением угла отпирания и запирания полупроводниковых элементов роторного моста в начале торможения при высокой частоте вращения ротора. Коммутационная устойчивость электронных ключей при этом снижается.
Область применения каскадных преобразователей ограничена временем торможения. Их нельзя использовать в приводе механизмов с невысоким временем торможения.
Реверсирование
Преобразователи частоты такой конструкции позволяют реализовать реверс электродвигателей. Порядок подключения фаз в этом случае задается с устройства управления или внешнего оборудования через аналоговые входы или по протоколам обмена данными.
Управление несколькими двигателями
Устройства позволяют управлять многодвигательными приводами механизмов и технологического оборудования. Устройство автоматически выравнивают загрузку на электрические машины при пуске и работе в устоявшемся режиме.
Заключение
Тиристоры устройства позволяют регулировать частоту вращения и момент, обеспечивают снижение потребления электроэнергии, облегчают условия пуска. Главные недостатки преобразователей этого типа – несинусоидальная форма напряжения и генерация паразитных гармоник в электросеть. Эта проблема решается установкой фильтров для подавления искажений тока и напряжения.
С появлением силовых транзисторов IGBT количество выпускаемых тиристорных преобразователей значительно сократилось. Транзисторные ключи имеет высокое быстродействие. Число коммутаций электронных ключей на базе этих полупроводниковых элементов за единицу времени значительно больше, чем тиристорных схем.
Однако, тиристорные преобразователи частоты по-прежнему широко используются в высоковольтных электроприводах для управления мощными двигателями. Это связано с высокой надежностью полупроводниковых элементов. Тиристор способен выдержать кратковременный ток, в несколько раз превышающий номинальную величину.
Транзистор при этом выходит из режима насыщения и разрушается. Параллельное соединение транзисторов также не всегда оправдано, это значительно снижает надежность схемы и увеличивает цену преобразователя. Тиристорные устройства намного дешевле.
Преобразователи частоты на базе тиристорных схем используются при высоких требованиях к надежности и устойчивости к аварийным режимам.
GE Power Conversion — тиристорные преобразователи Powersemi
Силовая электроника
Наш высокий отраслевой стандарт Powersemi для различных применений
Powersemi с воздушным охлаждением (PA)
Описания PA56, PA75 и PA100 представляют варианты серии преобразователей Powersemi с воздушным охлаждением. Эти преобразователи имеют принудительное воздушное охлаждение и оснащены прессованными тиристорами в дисковых корпусах. Области применения: приводы большой мощности и другие системы электропитания. Подробно это кормление приложений:
- Двигатели постоянного тока
- Синхронные двигатели (двигатель LCI, циклопреобразователь, циклопреобразователь с звеном постоянного тока)
- Асинхронные двигатели (циклопреобразователь)
Конструкция и электрические характеристики основаны на нашем многолетнем опыте работы с преобразователями максимальной мощности.
спектр. Powersemi убеждает своей модульной конструкцией и надежной технологией. Преобразователи соответствуют высоким отраслевым стандартам и полностью отвечают требованиям операторов крупных промышленных предприятий в отношении безопасности, удобства обслуживания и эксплуатационной готовности.
Преобразовательные шкафы ПА56, ПА75 и ПА100 сконструированы таким образом, что могут быть реализованы любые схемные решения и режимы работы на основе трехфазной мостовой схемы. Конструктивная концепция учитывает различные требования к преобразователям в диапазоне высокой мощности привода. Блоки PA56, PA75 и PA100 позволяют реализовать однонаправленные и двунаправленные преобразователи с симметричными по мощности или несимметричными тиристорными силовыми секциями.
Powersemi с водяным охлаждением (PW)
Компания GE Power Conversion имеет большой опыт в разработке и производстве сильноточных блоков с диодами и тиристорами. Параллельно соединенные полупроводники (диод или тиристор) в токовой цепи B6 или 1/2 B6 обеспечивают высокую масштабируемость преобразователя в диапазоне токов от 12,5 кА до 45 кА при напряжениях от 460В до 1360В.
Модули PW и используемые в них компоненты силовой электроники отвечают самым высоким промышленным стандартам. Конструкция и электрические характеристики основаны на нашем многолетнем опыте работы с преобразователями вплоть до самого высокого диапазона мощности. Преобразователи соответствуют высоким отраслевым стандартам и полностью отвечают требованиям операторов крупных промышленных предприятий в отношении безопасности, удобства обслуживания и эксплуатационной готовности.
Модули ПВ сконструированы таким образом, что могут быть реализованы комплекты преобразователей любой схемной конфигурации и режима работы:
- Преобразователи 6-, 12-, 24-импульсные параллельные тиристоры/преобразовательные вставки
- Несимметричные кольцевые бестоковые двунаправленные преобразователи
Для питания:
- Двигатели постоянного тока
- Синхронные машины (двигатель BL, прямой преобразователь, преобразователь DI, пусковой преобразователь)
- Электролиз
- КОМПАНИЕ БАСКОВЫХ БАКТИНЦИОВ
LV3000 AFE
Снижение следов, меньше деталей и повышенная надежность
Подробнее
LV7 Промышленные диски
Высокопроизводительные модульные приводы низкого напряжения
Высокопроизводительные модульные приводы для промышленных применений
Подробнее
Модульные многоуровневые приводы MM7
Модульный многоуровневый преобразователь для различных приложений, основанный на проверенной и проверенной технологии MV7
Подробнее
MV3000 AFE
Низковольтное преобразование энергии и управление для глобальных промышленных и энергетических приложений
Подробнее
Маломощные частотно-регулируемые приводы MV6 (VSI)
Гибкий привод общего назначения среднего напряжения
Подробнее
Преобразователи частоты MV7 (VSI)
Технология привода среднего напряжения и средней мощности для эффективного и гибкого управления мощностью
Подробнее
Приводы SD7000 (LCI)
Технология привода, обеспечивающая эффективное и гибкое управление электроэнергией
Подробнее
Статическая частота и возбуждение
Комбинация оборудования статического возбуждения и статического преобразователя частоты обеспечивает плавный запуск генератора при управлении изменением мощности сети с помощью единого интерфейса для управления электростанцией.
Подробнее
VDM25000
Высоковольтный привод GE VDM25000 представляет собой модульный многофазный морской привод, полностью защищенный от ударов и имеющий прямое охлаждение морской или пресной водой.
подробнее
B2B.tj – Тиристорный преобразователь частоты
Тиристорный преобразователь частоты
Компания: ООО «Термолит»
ООО «Термолит» производит тиристорные преобразователи частоты серии ТПЧ мощностью от 50 кВт до 2000 кВт и частотой 0,5 кГц, 1 кГц, 2,4 кГц, 4 кГц, 8 кГц.
Преобразователи частоты тиристорные предназначены для преобразования трехфазного тока промышленной частоты в переменный ток средней частоты и применяются для питания индукционных плавильных печей, нагревательных и закалочных установок.