És a frekvenciaváltók fő működési jellemzői - a stadopedia
Az előadás témája: "Inverterek"
1. Az inverterek célja, osztályozása, működési elve és alapvető teljesítményjellemzői.
2. Elektromágneses folyamatok és alapvető tervezési kapcsolatok egy tranzisztoros inverterben.
3. Elektromágneses folyamatok egy tirisztor autonóm áramváltóban.
Cél, osztályozás, cselekvés elve
és az inverterek alapvető teljesítményjellemzői
Az inverterek célja. A gyakorlatban gyakran felmerül a probléma, hogy egyenáramú feszültséget váltakozó feszültségsé alakítanak át. A DC egyenáramú átalakítására szolgáló folyamatot invertálásnak nevezik, és az átalakításokat végrehajtó eszközök inverterek. Az "invertálás" kifejezés a latin szó inverz - inverz, permutációból származik. Az első kifejezés a konverter berendezést használtunk, hogy jelezze egy inverz lapítás és leírták a folyamatot, amelynek során a áramlását egyenáramú villamos energiaforrás váltakozva változó irányát megfordítjuk úgy, hogy a vevő váltakozó áram áramlását. Így azokat az eszközöket, amelyek DC egyenáramot váltakozó áramú villamos energiává alakítanak konstans vagy állítható frekvenciával, inverterek.
Az ilyen típusú eszköz szükségessége a következő esetekben fordul elő:
- amikor a RES-ben a villamos energia egyetlen forrása kémiai áramforrás, és egyes vevők csak tápellátást igényelnek;
- szükség esetén egy frekvencia váltakozó feszültségét egy másik frekvencia (magasabb) váltakozó feszültségévé alakítsa át;
- ha szükséges, javítsa a korrigált feszültség minőségét úgy, hogy az ipari frekvencia korrigált feszültségét egy megnövekedett frekvenciájú váltakozó feszültségsé alakítja, majd a feszültségcsökkentő tényező (PPN) csökkentéséhez.
A fizikai folyamat lényege az invertáló DC áll az a tény, hogy használata révén félvezető kapcsolók csatlakoztatva a invertáló áramkör, és a megfelelő váltakozó zárt és nyitott állapotuk végezzük ilyen kapcsolatban terhelő ellenállás egy egyenáramú forrás, amely a változás aktuális irányát ebben az ellenállást, az ilyen szivárgás rajta váltakozó áram. Ilyen átalakítással lehetséges az AC-vevők tápellátása az elsődleges egyenáramú villamos energiaforrásból.
Inverterek osztályozása. Az invertereket általában számos jellemző szerint osztályozzák:
- az ellenkező polaritású impulzusok száma a kimeneti feszültség időszakában;
- az átalakítási sémával (invertálás);
- a transzformátor szekunder tekercsének fázisai számával;
- a használt kapcsolószelep-eszközök (kulcsok) típusa szerint;
- a kapcsolóeszközökkel történő vezérléssel vagy kapcsolási módszerrel.
Az ellentétes polaritású impulzusok száma a kimeneti feszültség alatt megkülönbözteti az egy- és kétütemű invertereket. Az egyfázisú frekvenciaváltókban az elsődleges egyenáramú feszültségű hálózat kimeneti feszültségének változása alatt egy impulzust továbbítanak a vevőkészüléknek. Kétütemű frekvenciaváltókban az ilyen feszültségimpulzusok kimeneti feszültségváltozásának egy időszakában kettőt továbbítanak.
Az átalakítási sémánál (invertálás) a szelepelemek és azok kapcsolóelemeinek kapcsolati sémáját, valamint a transzformátort és bizonyos esetekben a bemeneti vagy kimeneti szűrőt értjük. A frekvenciaváltó mûködése és technikai és gazdasági mutatói elsõsorban az invertáló sémán alapulnak, amelyen függnek: a kimeneti feszültséggörbe alakja; az aktuális fogyasztási görbe alakja; külső (vagy terhelési) jellemző; Inverter hatékonyság; a terhelés teljesítmény tényezőjének megengedett változása (általában a terhelés feszültségének alapvető harmonikusa által jelezve); a terhelésáram maximális vagy pillanatnyi értékei, amelyek meghatározzák a legtöbb áramkör számára a frekvenciaváltó stabil működésének küszöbét.
A gyakorlatban a következő invertáló sémákat használják:
- egyfázisú egykörös (5.1. ábra);
- egyfázisú push-pull (5.2 ábra);
- egyfázisú járda (5.3. ábra);
- háromfázisú, egyfokozatú, nulla kimenettel (5.4. ábra, a);
- háromfázisú híd (5.4. ábra, b).
A vevőkészülék oldalán lévő inverterek követelményeitől függően transzformátor és transzformátor nélküli (galvanikus) kimenetekkel is rendelkezhetnek. Jellemzően a transzformátor áramkört olyan esetekben alkalmazzák, amikor a tápegység feszültségéhez viszonyítva módosítani kell a kimeneti feszültség értékét vagy a DC és AC áramkörök elektromos leválasztását. Mindkét típusra példákat mutatunk be a 2. ábrán. 5.2, a, b.
A transzformátor szekunder tekercsének fázisai szerint megkülönböztetik az egyfázisú, kétfázisú és háromfázisú invertereket.
A kapcsolószelep eszközök (kapcsolók) típusa, a tranzisztor és a tirisztor-inverterek megkülönböztethetők. A tranzisztor-invertereket a kimeneti teljesítmény 20,50 W-tól 1000 W-ig érheti el. Nagyobb kimeneti teljesítmény mellett (1-től 100 kW-ig és még nagyobb mértékben), különösen nagy primer feszültségnél, tirisztor-invertereket használnak.
A vezérlés módjától vagy a kapcsolóberendezésektől függően az inverterek két fõ osztályát különböztetik meg:
- inverterek saját gerjesztéssel vagy önálló inverterekkel;
- inverterek független gerjesztéssel (hálózaton keresztül).
Független inverter - félvezető inverter, amelyben kapcsolási félvezető eszközök végzik hatása alatt stressz miatt elemek részét képező félvezető inverter (GOSZT 23414-84).
Irányított inverter - félvezető inverter, amelyben kapcsolási félvezető eszközök alatt végezzük a feszültséget okozott külső, hogy a félvezető frekvenciaváltó elektromos energia forrása (GOSZT 23414-84).
Az invertáló és invertáló rendszer elve. Az inverterek diagramjain (5.1. Ábra, a - 5.4 ábra) a számok jelölik a megszakító gombok feltételes számát. Egyfázisú egyvéges áramkörben (5.1. Ábra, a), amikor az S1 kapcsoló zárt, az áramellátás közvetlenül a terheléshez van csatlakoztatva. Ha a kulcsot rendszeresen lezárják és kinyitják a vevőegységen, téglalap alakú feszültségimpulzusokat kapunk (5.1. B ábra). A feszültségimpulzusok időtartamát és ismétlődési frekvenciáját a kulcs működési módja határozza meg. A változtatható feszültségű komponens ilyen rendszerben történő elkülönítésére ajánlatos egy transzformátort használni.
5.1 ábra - Egyfázisú egyvégű inverter áramkör (a)
és a kimeneti feszültség (b)
Az egyfázisú teljes hullámú áramkör nulla kimenettel működik hasonló módon (5.2. Ábra, a, b). Az egyetlen különbség az, hogy az S1 és az S2 kulcsok nem egyszerre záródnak, hanem egymás után oly módon, hogy amikor az S 1 kulcs zárt állapota megfelel az S2 kulcs nyitott állapotának és fordítva, azaz. a kulcsok antiphase-ban dolgoznak.
5.2 ábra - Egyfázisú kétütemű áramkörök nulla kimenettel:
a) transzformátor nélkül; b) transzformátor;
c) a kimeneti feszültség idődiagramja
Ha az S1 és S2 billentyűk zárt és nyitott állapotának időintervalluma megegyezik, akkor a terhelésnél egy téglalap alakú váltakozó feszültséget kapunk.
A frekvenciaváltó hídkörében (5.3. Ábra) a kimeneti váltakozó feszültség eléréséhez egyidejűleg két S 1 és S 4 vagy S 2 és S 3 kapcsolót kell kapcsolni.
5.3 ábra - Egyfázisú hídkör
5.4. Ábra. Háromfázisú inverterek:
a - nulla kimenettel; b - háromfázisú hídkör
Az 1. ábrán. Az 5.4. Ábra olyan bonyolultabb áramköröket mutat be, amelyek biztosítják az egyenfeszültség átalakítását háromfázisú feszültségre.
Autonóm áram és feszültség inverterek. Az elektromágneses folyamatok természetétől függően az önálló inverterek áramkörökben három fő típusra oszthatók:
Ez a megosztottság feltételes. A meghatározó jellemző esetében az egyenáramú áramkör vezetőképessége a közvetlenül konvertáló rész (pl. A tirisztor oldalán) oldaláról a kimeneti feszültség változó komponenséhez viszonyítva történik. Figyelembe véve az autonóm inverterek legegyszerűbb rendszereit (8.5 ábra), ne feledjük, hogy mechanikus kulcsokat mutatnak. Valójában elektronikus kulcsokat használnak, amelyek automatikusan biztosítják az inverterek öngerjesztését.
Tekintsük az autonfeszültségű áramot és a feszültség invertereket, amelyek az Ud állandó feszültségű forrásból származnak (5.5. Ábra). Az első frekvenciaváltó DC áramkörében (5.5 ábra, a) nagy áramú Ld induktivitást csatlakoztatunk. A jelenléte az ilyen induktor biztosít az elektromágneses tehetetlenségi erő változási folyamat egyenes része az áramkör közötti szünetek kapcsoló eleme S 1. S 4, a jelenlegi hagyományos módon lehet tekinteni változatlan, állandó és áramingadozásokat a kapcsolási idők figyelmen kívül lehet hagyni.
A kapcsolási folyamatot ilyen körülmények között invertáló áramként észlelik, és magát a konvertert áramforrás-inverternek nevezik.
Az áramkörben (5.5.5. Ábra) az állandó feszültségforrás közvetlenül kapcsolódik a kulcselemekhez, amelyek időközönként a polaritásváltozással automatikusan csatlakoztatják ezt a feszültséget a vevőhöz. Ennek eredményeképpen a vevőkészüléket úgy szállítják, mintha váltakozó feszültségforrásról lenne szó. Az ilyen áramkört feszültségátalakítónak minősítik. Ebben az esetben a vevőkészülék áramának aktívnak vagy induktívnak kell lennie (ha a frekvenciaváltó kimenetén nincsenek speciális kondenzátor szűrők). A terhelés kapacitív jellegében az áramlások a hirtelen feszültségváltozás miatt következnek be, ami rontja a frekvenciaváltó működését.
A rezonáns és inverterek kondenzátorok tartalmazó, egy vevő amelynek nagy induktivitás, képez kapacitív elemet a inverter áramkör rezgőkört egy rezonancia feszültség. Az áramkör természetes frekvenciája nagyobb vagy egyenlő a frekvenciaváltó működési frekvenciájával. Az ilyen inverterek közel szinuszos feszültség hullámforma és áram a vevőnél, és előállításához használt váltakozó feszültség vagy áram a nagyfrekvenciás (1000 Hz).
5.5 ábra - Önálló hídáram-inverterek:
a - áramváltó; b - feszültségváltó;
c, d - idődiagramok
Így, a lényege a folyamat megfordítható a periodikus, mint összekötő a kézibeszélőt, vagy a primer tekercs a transzformátor egy DC tápegység az azonos polaritású vagy egyetlen-ciklus ellentétes polaritású a push-pull inverter áramkör.
Az inverterek jellemzői. A fő jellemzők, amelyek lehetővé teszik az inverterek különböző rendszereinek összehasonlítását:
a) a frekvenciaváltó kimeneti feszültségének függése az adott vevőkészülék egyenáramú tápfeszültségének értékére:
b) a frekvenciaváltó kimeneti feszültsége frekvenciájának függése a tápfeszültség értékére egy adott terhelőáram esetén:
c) az inverter külső jellemzője - az inverter kimeneti feszültségének függése a vevőkészülék áramának állandó értékű állandó feszültségnél:
d) Inverteres kimeneti ellenállás (belső), amelyet a frekvenciaváltó külső jellemzője határoz meg:
ahol DUout - változtassa meg a feszültséget a frekvenciaváltó kimenetén;
DI - változtassa meg az inverter vevő áramát.
e) a Pout inverter kimeneti teljesítménye;
e) a frekvenciaváltó hatékonysága.
Valamennyi valódi inverteres jellemzők kísérletileg beszerezhetők.