REGULĒJAMA ĀTRUMA ASINHRONĀ PIEDZIŅA AR PUSVADĪTĀJU PĀRVEIDOTĀJIEM Ražošanas procesiem ir nepieciešama ātruma regulēšana; Enerģijas ekonomijai pielietojumos. - презентация

1 REGULĒJAMA ĀTRUMA ASINHRONĀ PIEDZIŅA AR PUSVADĪTĀJU PĀRVEIDOTĀJIEM Ražošanas procesiem ir nepieciešama ātruma regulēšana; Enerģijas ekonomijai pielietojumos ar plūsmas regulēšanu; Regulējama ātruma asinhronās piedziņas sistēmas ir robustākas par līdzstrāvas piedziņas sistēmām; Iespējams nodrošināt mīkstu asinhronā motora palaišanu un apturēšanu; Asinhronās mašīnas aizsargāšanai no tīkla sprieguma kvalitātes problēmām ar frekvences pārveidotāja palīdzību; Asinhronās piedziņas rekuperatīvā darba režīma realizēšanai (aktīva slodzes momenta gadījumā); Asinhronās mašīnas monitoringam, attālinātai vadībai un pārslodzes aizsardzībai; Inteliģentajām integrētajām piedziņas sistēmām. Kādēļ nepieciešamas asinhronās piedziņas sistēmas ar pusvadītāju pārveidotājiem?

2 Asinhronās kaskādes piedziņas sistēmas, G-D sistēmas (novecojušas tehnoloģijas); Sistēmas, kas regulē statora spriegumu, nemainot frekvenci (t.s. soft- starteri); Tiešie frekvences pārveidotāji; Frekvences pārveidotāji ar līdzsprieguma/līdzstrāvas posmu: a) Sprieguma avota invertoru piedziņas sistēmas; b) Strāvas avota invertoru piedziņas sistēmas. Asinhronās piedziņas ātruma regulēšanas sistēmu klases REGULĒJAMA ĀTRUMA ASINHRONĀ PIEDZIŅA AR PUSVADĪTĀJU PĀRVEIDOTĀJIEM

3 PĀRVEIDOTĀJI, KAS REGULĒ STATORA SPRIEGUMU NEMAINOT FREKVENCI (SOFT-STARTERI) Mīkstās palaišanas iekārtas ir piemērotas gadījumos, kad nepieciešams vadīt tikai motora palaišanu un apturēšanu, nevis regulēt ātrumu plašā diapazonā

4 PĀRVEIDOTĀJI, KAS REGULĒ STATORA SPRIEGUMU NEMAINOT FREKVENCI (SOFT-STARTERI)

5 Mainot statora spriegumu tā palaišanās un apstāšanās laikā, iespējams ierobežot motora strāvu un griezes momentu PĀRVEIDOTĀJI, KAS REGULĒ STATORA SPRIEGUMU NEMAINOT FREKVENCI (SOFT-STARTERI)

6 FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJU KLASIFIKĀCIJA

7 TIEŠIE FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI Atbilstoši komutējot pārveidotāja tiristorus, iespējams iegūt diskrēti maināmu izejas frekvenci f 2, kas ir mazāka par ieejas frekvenci f 1 Izejas sprieguma formas uzlabošanai bieži izmanto vadības paņēmienu, kad tiristoru atvēršanas leņķi izejas frekvences pusperioda laikā maina pēc tāda likuma, lai izejas sprieguma gludā sastāvdaļa tuvotos sinusoidai Katrā no dzinēja fāzēm tiek nodrošināta laikā mainīga divu taisngrieža tiristoru atvēršana. Mainot tiristoru vadības leņķi ir iespējams iegūt ciklisku izejas spriegumu un slodzes strāvu ar mainīgu polaritāti un ietekmēt tās amplitūdu un frekvenci. Kā galveno ciklokonvertora pielietojuma trūkumu jāmin, ka nav iespējams izejā iegūt strāvu un spriegumu ar augstāku frekvenci kā barošanas tīklā. Praktiski pielietot ciklokonvertoru ar izejas frekvenci, kas augstāka par 30% no barošanas tīkla frekvences ir apgrūtinoši, jo pie augstākām frekvencēm izejas raksturlīknēs parādās ievērojami kropļojumi Ciklokonvertori

8 Matricas veida frekvences pārveidotāji Matricveida pārveidotājs (MP) ir īpaša veida tiešais frekvences pārveidotājs, kam vispārīgā gadījumā var būt m izejas un n ieejas, kuras savā starpā var tikt saslēgtas, veidojot n x m slēgumu matricu. Tā kā lielākā daļa MP pielietojumu ir trīsfāzu tīklā ar trīsfāzu slodzēm, parasti MP ir 3 x 3 struktūra ar 9 divvirzienu elektroniskajiem slēdžiem Trīsfāzu MP nodrošina vienlaicīgu sprieguma amplitūdas un frekvences transformēšanu trīsfāzu sistēmā, pie kam, atšķirībā no frekvences pārveidotājiem ar līdzstrāvas posmu, kam raksturīgi relatīvi liela izmēra pasīvie elementi, MP ir nepieciešami salīdzinoši nelieli pasīvie elementi ieejas/izejas filtriem komutācijas frekvencēs. MP nodrošina enerģijas plūsmu abos virzienos, tādēļ spēj reģenerēt enerģiju no slodzes atpakaļ tīklā, ar atbilstošu vadības metožu palīdzību nodrošinot sinusoidālu tīkla strāvu un regulējamu jaudas koeficientu TIEŠIE FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI

9 Matricas veida pārveidotāji ir labi piemēroti izmantošanai asinhronās piedziņas frekvences regulēšanai, jo šādā konfigurācijā tiem ir visdrošākie komutācijas apstākļi – sprieguma avoti ieejā un strāvas avoti izejā Sarežģītās vadības sistēmas un smago slēdžu komutācijas apstākļu dēļ, pagaidām MP galvenokārt izmanto gaisa transportā u.c. nozarēs, kur iekārtu gabarītu un masas ierobežošanai ir izšķiroša nozīme Matricas veida frekvences pārveidotāji TIEŠIE FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI

10 a)FP ar strāvas avota invertoru b)FP ar sprieguma avota invertoru FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

11 FP ar strāvas avota invertoru Retāk sastopama frekvences pārveidotāja struktūra, ko izmanto vidējas un lielas jaudas piedziņas sistēmās ar aktīvu slodzes momentu Pateicīga konfigurācija reģeneratīvajai bremzēšanai - šāds invertors tiek lietots kopā ar vadāmu tiristoru taisngriezi, kas var strādāt invertora režīmā Trūkumi - lieli gabarīti un masa, zems lietderības koeficients (izņemot jaunākās izstrādes ar divpusēju IPM vadību) FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

12 FP ar sprieguma avota invertoru Mūsdienās populārākā frekvences pārveidotāja struktūrshēma Iespējams izstrādāt pietiekami kompaktu un lētu frekvences pārveidotāju Pārsvarā lieto nelielas jaudas piedziņas sistēmām, taču, izmantojot daudzlīmeņu invertorus, lieto arī vidējas jaudas piedziņas sistēmās FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

13 FP ar daudzlīmeņu sprieguma avota invertoriem Vidējas jaudas piedziņas sistēmās, lai formētu sinusoidālu piedziņas strāvu, komutējot augstus sprieguma līmeņus, izmanto t.s. daudzlīmeņu invertorus Daudzlīmeņu invertoros ir iespējams izmantot salīdzinoši neliela sprieguma pusvadītāju slēdžus un zemas komutācijas frekvences. FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

14 Shēmas priekšrocības: Vienkārša vadības sistēma Lētas ražošanas izmaksas Trūkumi: Zudumi releja kontaktos Pazemināts drošums dēļ elektromehāniskajiem komponentiem īpaši, ja pārveidotājs bieži tiek izslēgts/ieslēgts FP ar sprieguma avota invertoru un diožu taisngriezi FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

15 FP ar sprieguma avota invertoru un tiristoru taisngriezi Shēmas priekšrocības: Nav zudumu releja kontaktos, paaugstināts drošums Iespējami mazāki gabarīti Trūkumi: Dārgākas ražošanas izmaksas Sarežģītāka vadības sistēma Nedaudz lielāka pārveidotāja reaktīvā jauda FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

16 Lai lietderīgi izmantotu enerģiju, kas atbrīvojas asinhronās mašīnas bremzēšanas laikā, nevadāmā taisngrieža vietā ir iespējams divvirzienu spēka pārveidotājs, kas praksē tiek realizēts vai nu uz pretēji paralēli slēgtu tiristoru tiltu, vai uz IGBT tranzistoru tilta bāzes (t.s. active front-end) FP ar sprieguma avota invertoru un reģeneratīvu taisngriezi FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

17 Frekvences pārveidotāju jaudas koeficienta uzlabošana. Jaudas koeficients PF tiek definēts kā aktīvās jaudas attiecība pret pilno jaudu: Definējot harmonisko kropļojumu koeficienta THD jēdzienu kā: Iegūst: FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

18 FP jaudas koeficienta uzlabošanai tiek lietoti t.s. PFC taisngrieži, kas nodrošina mazāku tīkla strāvas un sprieguma THD koeficientu Frekvences pārveidotāju jaudas koeficienta uzlabošana FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

19 Frekvences pārveidotāju jaudas koeficienta uzlabošana FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

20 Izmantojot FP ar reģeneratīvu taisngriezi uz pilnīgi vadāmu slēdžu bāzes vienlaicīgi tiek atrisināti gan pārveidotāja jaudas koeficienta gan rekuperatīvās bremzēšanas jautājumi – ieejas moduli ar IPM metodēm var vadīt tā, lai: 1)Pārveidotājs patērētu praktiski sinusoidālu strāvu ar jaudas koeficientu PF tuvu 1; 2)Atgrieztu asinhronās mašīnas bremzēšanas enerģiju tīklā Šādus FP ir iespējams izveidot arī izmantojot daudzlīmeņu struktūras FP ar reģeneratīvu taisngriezi uz pilnīgi vadāmu slēdžu bāzes FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

21 Ja vienā objektā ir nepieciešama vairāku asinhrono mašīnu ātruma regulēšana, ir iespējams izmantot atsevišķus sprieguma avota invertorus un kopēju līdzsprieguma kopni Taisngrieža mezglā var uzstādīt divvirzienu spēka pārveidotāju, kas nodrošina bremzēšanas enerģijas rekuperāciju Vairāku invertoru darbība no vienas līdzsprieguma kopnes FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

22 IPM radītie augstfrekvences traucējumi IPM radīto izstaroto un vadāmības traucējumu novēršanai lieto: Dažādus pasīvos filtrus; Kabeļu ekranējumu un tā zemēšanu FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

23 IPM radītie augstfrekvences traucējumi IPM radīto izstaroto un vadāmības traucējumu novēršanai lieto: Dažādus pasīvos filtrus; Kabeļu ekranējumu un tā zemēšanu FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU

24 IPM radītie augstfrekvences traucējumi IPM radīto izstaroto un vadāmības traucējumu novēršanai lieto: Dažādus pasīvos filtrus; Kabeļu ekranējumu un tā zemēšanu FREKVENCES PĀRVEIDOTĀJI AR LĪDZSTRĀVAS POSMU