Преобразователи частоты

В различных промышленных системах, таких как насосы, вентиляторы, транспортеры, используются асинхронные двигатели (АД). Эти двигатели, наряду со многими достоинствами, обладают двумя крупными недостатками – сложностью регулировки скорости вращения и большими пусковыми токами. Для регулировки параметров систем с АД иногда используются простые методы. Например, заслонки, задвижки, редукторы в разных промышленных системах. Но все эти методы недостаточно надежны и малоэффективны. Для того чтобы преодолеть эти недостатки двигателей используется преобразователь частоты (ПЧ).

Принцип действия

ПЧ, используемый для регулировки скорости двигателя и его плавного запуска, включает выпрямитель сетевого напряжения, генератор переменной частоты (инвертор) и блок управления. В качестве вентилей выпрямителя используются мощные диоды или тиристоры. Генератор выполняется на силовых ключах, в качестве которых могут быть использованы биполярные или полевые транзисторы, тиристоры.Блок управления включает процессор, с помощью которого происходит управление системой и обеспечивается сервис.

В процессе работы генератор вырабатывает последовательность импульсов различной ширины, которые после сглаживания индуктивностью статора двигателя  формируют сигнал синусоидальной формы, который подается на двигатель. При формировании выходного сигнала ПЧ вырабатывает высшие гармоники. Поэтому на его входе обычно устанавливается дроссель, который подавляет высшие гармоники и повышает коэффициент мощности сети. Способы подключения ПЧ и режимы его работы приведены подробнее на сайте Industrial Electric Systems

Основные требования при выборе ПЧ

При выборе ПЧ необходимо учитывать следующие параметры:

• тип;
• мощность двигателя;
• стабильность напряжения в сети;
• диапазон изменения частоты;
• число управляющих входных и выходных сигналов.

При выборе типа ПЧ необходимо выбрать тип управления. Скалярный метод управления, когда Uвых/F=const,  подходит для управления простой системой (насос, вентилятор).  Для более сложных систем должен использоваться векторный метод, при котором параметры двигателя регулируются раздельно.

При выборе ПЧ должны учитываться мощность управляемого АД, а также возможность работы ПЧ при скачках сетевого питания. Также требуется учитывать, что в высокоскоростных системах (например, шлифовальных станках), используются АД с высокими скоростями, для регулировки которых ПЧ должен обеспечить выдачу сигналов высокой частоты.

В системах с ПЧ могут использоваться как дискретные, так и аналоговые входные и выходные сигналы. Первые необходимы для передачи команд пуска, реверса, останова. Аналоговые входы могут потребоваться для обеспечения цепи обратной связи.