Что такое преобразователь частоты?

Как известно из теории электропривода, скорость вращения вала у асинхронного двигателя зависит от конструктивных особенностей электродвигателя, его параметров, частоты напряжения питающей сети и момента нагрузки. Как следует из этого утверждения, качественное регулирование частоты вращения вала электродвигателя достигается изменением такого параметра, как частота питания. Для этих целей и были созданы преобразователи частоты (Рисунок 1).

Рисунок 1.

Преобразователь частоты – это электронное устройство, которое преобразует электрическую энергию с первичными, входными параметрами U1, f1 (например, 220В, 50Гц) в электрическую энергию с выходными параметрами U2, f2.

Все преобразователи частоты, по способу преобразования энергии, разделяются на две группы:

- непосредственные – которые преобразуют переменный ток в переменный, без его выпрямления.

- двухступенчатые – наиболее распространены. В таком типе преобразователей происходит двойное преобразование энергии.

В состав двухступенчатого преобразователя частоты входит выпрямитель, который преобразует электрическую энергию переменного входного тока в энергию постоянного тока, а также инвертор, который совершает обратное преобразование постоянного тока в выходной переменный ток с новыми параметрами. Преобразователи двухступенчатого типа называют, также, преобразователями частоты со звеном постоянного тока.

По способу управления электродвигателем, преобразователи делят на:

- преобразователи с векторным управлением,

- преобразователи со скалярным управлением.

Обусловлено такое деление тем, что помимо частоты на выходе, существует необходимость в управлении выходным напряжением. В таких случаях, способ управления определяется алгоритмом вычисления значения напряжения выходного тока.

Значение напряжения в преобразователях частоты со скалярным управлением определяется при помощи зависимости U(f), которую рассчитывают при помощи метода линейной интерполяции по нескольким базовым точкам. Пользователь, при этом, может изменять значения этих точек.

В свою очередь, значение напряжения в преобразователях частоты с векторным управлением рассчитывают методом моделирования процессов, которые происходят в асинхронном двигателе. В таком случае, пользователю необходимо задать параметры электродвигателя.

Очевидно, что способ векторного управления позволяет осуществлять более качественную настройку и управление электродвигателем. Однако использование такого преобразователя частоты требует от пользователя достаточно глубоких знаний в области приводной техники и электромашин. Скалярный же способ управления позволяет обеспечить достаточное качество регулирования, даже при условии использования заводских настроек прибора. Следует учитывать, также, что использование векторного преобразователя для управления электроприводами насосов или вентиляторов не даёт существенного выигрыша по сравнению со скалярным.

На рисунке 2 представлена структурная схема преобразователя частоты со звеном постоянного тока. Рассмотрим её более подробно.

Рисунок 2.

Основу двухступенчатого преобразователя частоты, обладающего звеном постоянного тока, составляет трехфазный инвертор напряжения (АИН), обладающий широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). При этом, в систему управления преобразователем входит программируемый микропроцессорный контроллер (МК), благодаря которому, по-сути, и происходит регулирование. В инверторе напряжения (АИН), преобразование постоянного напряжения в трехфазное переменное осуществляется посредством мостового транзисторного инвертора, состоящего из трех транзисторно-диодных модулей. Каждый модуль включает в себя два IGBT-транзистора с шунтирующими обратными диодами. В соответствии с ШИМ-алгоритмом МК, IGBT-транзисторы многократно переключаются в течение периода выходной частоты. Алгоритм ШИМ-управления микроконтроллера поддерживает требуемое регулирование частоты и действующее значение выходного напряжения, при этом, обеспечивается синусоидальность формы тока нагрузки.

ООО «ТД «Автоматика» является ведущим поставщиком преобразователей частоты таких известных марок, как: Siemens, Schneider Altivar, OMRON CIMR, ERMAN, Веспер, Hitachi, UNIDRIVE, Mitsubishi Electric, TECORP, Hyundai, DELTA ELECTRONICS, Vacon, Danfoss, ProStar, Emotron и предлагает отличные цены и сроки поставки на продукцию данных производителей.

Стоит отметить, что преобразователь частоты является микропроцессорным, интеллектуальным устройством. Преобразователь частоты использует микроконтроллер высокой производительности, в связи с чем, в современных преобразователях реализован целый ряд дополнительных функций и расширений, которые позволяют создавать системы автоматического управления, в связи с чем, отпадает необходимость использования контроллеров.