Система ПЧ-АД с электромашинным и статическим преобразователем частоты и основные технико-экономические показатели

В случае электромашинного преобразователя частоты асинхронные двигатели получают питание от синхронного генератора (СГ), приводимого во вращение ДПТ независимого возбуждения, который, в свою очередь, получает питание от ТП или генератора постоянного тока независимого возбуждения. В качестве электромашинного преобразователя частоты применяются и асинхронные преобразователи, вращаемые асинхронным двигателем, который в ряде случаев совмещен с преобразователем в одном корпусе (для питания электропил в лесной промышленности).

В качестве примера на рис. 5.12.1 изображена схема одновременного частотного асинхронного регулирования ряда к.з. АД, которые получают питание от СГ, скорость которого, следовательно, частота выходного напряжения, регулируется по системе ТП-Д.

Такая схема применяется, в тех случаях, когда требуется одновременно синхронно изменять скорость ряда к.з. АД, в частотности, для питания рольгангов прокатного стана. В этой схеме обеспечивается закон пропорционального регулирования, т.е. .

Управление и регулирование скорости ведется в этой схеме по двум каналам: каналу управления частотой, воздействующий на скорость СГ и канал управления напряжением, воздействующий на возбуждение СГ. Первый канал имеет структуру системы ТП-Д и обладает значительной инерционностью, обусловленной механической инерцией агрегата (ДПТ-СГ). Второй канал также инерционен в связи с наличием электромагнитной инерции цепи возбуждения СГ. Регулирование напряжения на статорах АД осуществляется изменением потока возбуждения СГ, а регулирование напряжения – изменением скорости вращения якоря СГ.

Более совершенными являются системы со статическими преобразователями частоты. В этих системах в самом преобразователе две ступени преобразования энергии – ступень преобразования переменного тока в постоянный и ступень инвертирования. Эти две ступени в самостоятельном виде присутствуют в ПЧ со звеном постоянного тока (см. рис. 5.12.2 “а”), а в НПЧ функции выпрямления и инвертирования совмещены в реверсивном преобразователе постоянного тока, выпрямленное напряжение которого изменяется системой управления. Принципиальная схема электропривода с НПЧ изображена на рис. 5.12.2 “б”.

Известно, что ТПЧ может обладать либо свойствами источника напряжения (АИН), либо источника тока (АИТ). В первом случае преобразователь имеет канал управления напряжением и канал управления частотой. Во втором случае ТПЧ кроме канала управления частотой имеет канал управления током. Канал управления частотой можно считать практически безинерционным. Канал управления напряжением или током воздействует на УВ и его быстродействие определяется быстродействием выпрямителя.

Регулирование выходного напряжения ТПЧ осуществляется воздействием на УВ путем изменения угла α, а частота напряжения регулирования путем изменения длительности проводящего состояния тиристоров управляемого инвертора.

Динамические свойства системы ПЧ-АД как объекта управления хуже, чем свойства регулируемых электроприводов постоянного тока в связи с отсутствием независимого канала регулирования магнитного потока, аналогичного обмотке возбуждения ДНВ. Так, при питании АД от АИН потокосцепления Y₁, Y₁₂, и Y₂ сложно зависят от U, f, и S_a, что было видно при рассмотрении вопроса о статических характеристиках АД при частотном управлении.

КПД системы ПЧ-АД с тиристорным преобразователем, имеющим звено постоянного тока, несколько ниже, чем в системе ТП-Д из-за двойного преобразования энергии. Коэффициент мощности близок к значению этого коэффициента системы ТП-Д если в качестве звена постоянного тока используется ТП. Он достаточно высок только в системах с неуправляемым выпрямителем. Однако при этом отсутствует возможность рекуперации энергии в сеть.

Наиболее близкими к системе ТП-Д по массогабаритным показателям обладает система с НПЧ.