|
Keywords:
Induction Motor, Inverter, matlab/simulink model, Pulse Width Modulation, Variable Frequency Drives.
I. Работа преобразователя частоты
Основной принцип работы частотно-регулируемого привода (ЧРП) требует понимания трех основных разделов:
блока выпрямителя, шины постоянного тока и блока инвертора, как показано на рисунке 1 [1]. Напряжение питания
сначала передается через блок выпрямителя, где оно преобразуется из переменного тока в постоянный; трехфазный
переменный ток подаётся на двухволновый диодный мост, где он преобразуется в источник постоянного тока. Шина по-
стоянного тока содержит секцию фильтра, в которой отфильтровываются гармоники, генерируемые во время преоб-
разования переменного тока в постоянный. Последняя секция состоит из секции инвертора, которая содержит шесть
биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), где отфильтрованный постоянный ток преобразуется
в квазисинусоидальную волну переменного тока, которая подается на подключенный к нему асинхронный двигатель [2].
Известно, что синхронная скорость электродвигателя зависит от частоты. Поэтому, изменяя частоту электропитания
через ЧРП, можно контролировать скорость двигателя
Рис.
1.
Схема цепи частотно-регулируемого привода
Скорость (об/мин)
5
5
=
120
f
P
(1)
где; f = электрическая частота источника питания в Гц, p = количество электрических полюсов в статоре двигателя
[3]. График зависимости частоты и скорости ротора представлен на рисунке 2.
Таким образом, мы можем удобно регулировать скорость двигателя, изменяя частоту, приложенную к двигателю
и сохраняя число полюсов постоянным. Обеспечение необходимой частоты и напряжения на выходе из ЧРП осу-
ществляется с помощью широтно-импульсной модуляции. Инвертор с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) вы-
рабатывает импульсы различной ширины, которые объединяются для построения требуемой формы волны перемен-
ного тока. [4].
Все преобразователи частоты поддерживают постоянное отношение выходного напряжения к частоте (V / f). При-
чиной является то, что фазовое напряжение V, частота f и магнитный поток
Φ
m
двигателя связаны уравнением:
V = 4.444 f N
Φ
m
или
𝑉𝑉
𝑓𝑓
= 4.444N
Φ
m
где N = число оборотов статора на фазу.
Φ
m
= магнитный поток
Если такое же напряжение прикладывается на пониженной частоте, магнитный поток будет увеличиваться
и насыщать магнитный сердечник, значительно искажая работу двигателя. Магнитного насыщения можно избежать
путем сохранения постоянным магнитного потока
Φ
m. Кроме того, крутящий момент двигателя является произведе-
нием магнитного потока статора и тока ротора. Для поддержания номинального крутящего момента на всех скоростях,
постоянный поток должен поддерживаться в номинальном значении, которое достигается путем поддержания посто-
янного отношения напряжения к частоте (V / f).
Поддержание частоты и напряжения на выходе, необходимых для изменения скорости двигателя, достигается
с помощью приводов с широтно-импульсной модуляцией. Инвертор с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) вы-
рабатывает импульсы различной ширины, которые объединяются для создания требуемой формы волны. Как показа-
но на рис.3 диодный мост используется в некоторых преобразователях для уменьшения гармоник. ШИМ создает те-
кущую форму волны, которая более точно соответствует линии источника, который уменьшает нежелательный
нагрев. ШИМ-привод имеет практически постоянный коэффициент мощности на всех скоростях. Блоки ШИМ также
могут управлять несколькими двигателями на одном приводе [4].
Таким образом, несущая частота выводится из скорости включения и отключения силовых транзисторов в цепь.
Это также называется частотой переключения. Чем выше частота переключений, тем выше разрешение широтно-
импульсной модуляции. Типичный переключатель работает в диапазоне частот от 3 до 4 кГц или от 3000 до 4000 цик-
лов в секунду. [5]. Таким образом ясно, что чем выше частота переключений, тем выше будет разрешение выходного
сигнала. Также отмечено, что частота переключений уменьшает КПД привода, так как приводит к увеличению тепло-
выделения.
Do'stlaringiz bilan baham: |
