Przetwornice energii elektrycznej

Konwerter to urządzenie elektryczne, które przetwarza energię elektryczną o jeden parametr lub wskaźniki jakości w elektryczności z innymi wartościami parametrów lub wskaźnikami jakości. Parametry energia elektryczna może to być rodzaj prądu i napięcia, ich częstotliwość, liczba faz, faza napięcia.

Ze względu na stopień sterowalności przekształtniki energii elektrycznej dzielą się na niesterowalne i sterowane... W przetwornicach sterowanych zmienne wyjściowe: napięcie, prąd, częstotliwość — mogą być regulowane.

Podstawowe przekształtniki dzielą się na maszyny elektryczne (obrotowe) i półprzewodnikowe (statyczne)... Przetwornice maszyn elektrycznych stosowane są w oparciu o wykorzystanie maszyn elektrycznych i obecnie znajdują stosunkowo rzadkie zastosowanie w napędach elektrycznych. Przetwornikami półprzewodnikowymi mogą być diody, tyrystory i tranzystory.

Ze względu na charakter przetwarzania energii elektrycznej przetwornice dzielą się na prostowniki, falowniki, przetwornice częstotliwości, regulatory napięcia AC i DC oraz przetwornice faz AC.

W nowoczesnych zautomatyzowanych napędach elektrycznych stosuje się głównie półprzewodnikowe tyrystorowe i tranzystorowe przetwornice prądu stałego i przemiennego.

Zaletami przekształtników półprzewodnikowych są szeroka funkcjonalność sterowania procesem konwersji energii elektrycznej, duża szybkość i sprawność, długa żywotność, wygoda i łatwość obsługi w trakcie eksploatacji, szerokie możliwości stosowania zabezpieczeń, sygnalizacji, diagnostyki i testowania zarówno napędu elektrycznego, jak i urządzeń technologicznych .

Jednocześnie przetworniki półprzewodnikowe charakteryzują się pewnymi wadami. Należą do nich: wysoka wrażliwość przyrządów półprzewodnikowych na przeciążenia prądowe, napięcia i szybkość ich zmian, niska odporność na zakłócenia, odkształcenia sinusoidalne prądu i napięcia sieciowego.

Prostownik zwany konwerterem napięcia przemiennego na prąd stały (stały).

Prostowniki niesterowane nie zapewniają regulacji napięcia na obciążeniu i są wykonywane na niesterowanych przyrządach półprzewodnikowych z jednostronnym przewodzeniem — diody.

Sterowane prostowniki wykonane są na sterowanych diodach - tyrystorach i umożliwiają regulację ich napięcia wyjściowego dzięki odpowiedniemu sterowaniu tyrystory.

Sterowany prostownik

Prostowniki mogą być nieodwracalne i odwracalne.Prostowniki odwracające umożliwiają zmianę biegunowości wyprostowanego napięcia na ich obciążeniu, podczas gdy prostowniki nieodwracające nie. W zależności od liczby faz napięcia wejściowego prądu przemiennego prostowniki dzielą się na jednofazowe i trójfazowe, a zgodnie ze schematem sekcji mocy - na wyjście mostkowe i zerowe.

Falownik zwany konwerterem napięcia DC-to-AC. Przetwornice te są używane jako część przetwornic częstotliwości, gdy przemiennik jest zasilany z sieci prądu przemiennego lub jako niezależna przetwornica, gdy przemiennik jest zasilany ze źródła napięcia stałego.

falownik

Największe zastosowanie znajduje się w elektrycznych obwodach napędowych autonomiczne falowniki napięcia i prądurealizowane na tyrystorach lub tranzystorach.

Autonomiczne falowniki napięcia (AVI) mają sztywną charakterystykę zewnętrzną, czyli zależność napięcia wyjściowego od prądu obciążenia, w wyniku czego przy zmianie prądu obciążenia ich napięcie wyjściowe praktycznie się nie zmienia. W ten sposób przetwornica napięcia zachowuje się w odniesieniu do obciążenia jak Źródło pola elektromagnetycznego.

Autonomiczne falowniki prądu (AIT) mają „miękką” charakterystykę zewnętrzną i mają właściwości źródła prądu. W ten sposób przetwornica prądu zachowuje się jak źródło prądu w odniesieniu do obciążenia.

Przetwornica częstotliwości (FC) nazywana jest przetwornicą napięcia AC o standardowej częstotliwości i przetwornicą napięcia AC o zmiennej częstotliwości. Półprzewodnikowe przetwornice częstotliwości dzielą się na dwie grupy: przetwornice częstotliwości ze sprzężeniem bezpośrednim i przetwornice częstotliwości ze sprzężeniem DC.

Laboratoryjna przetwornica częstotliwości

Bezpośrednie przetwornice częstotliwości umożliwiają zmianę częstotliwości napięcia obciążenia tylko w kierunku jego spadku w stosunku do częstotliwości napięcia zasilania. Przetwornice częstotliwości z pośrednim podłączeniem DC nie mają tego ograniczenia i znajdują szersze zastosowanie w napędzie elektrycznym.

Przemysłowa przetwornica częstotliwości do sterowania napędem elektrycznym

Regulator napięcia AC nazywany jest konwerterem napięcia AC o standardowej częstotliwości i napięciu na regulowane napięcie AC o tej samej częstotliwości. Mogą być jednofazowe i trójfazowe i z reguły wykorzystują w swojej sekcji zasilającej tyrystory jednooperacyjne.

Regulator napięcia prądu stałego nazywany jest konwerterem nieregulowanego źródła napięcia stałego na regulowane napięcie obciążenia. W takich przekształtnikach zastosowano półprzewodnikowe przełączniki mocy sterowane, pracujące w trybie impulsowym, a regulacja napięcia w nich odbywa się poprzez modulację napięcia zasilającego.

To było najczęstsze Modulacja szerokości impulsów, w którym czas trwania impulsów napięcia zmienia się ze stałą częstotliwością ich powtarzania.

Przeczytaj także w tym temacie: Doskonalenie przetwornic półprzewodnikowych w zautomatyzowanych elektrycznych układach napędowych