Inverter nima?

Inverter nima?

Inverter - bu elektr motorining tezligini aniq nazorat qilish, shuningdek, uni boshqarish va xavfsizlikni ta'minlash imkonini beruvchi elektr qurilma.

Quvvat inverteri (DC/AC quvvat konvertori) to'g'ridan-to'g'ri oqimni (DC) o'zgartiradigan elektr moslamasi bo'lib, u sozlanishi chiqish chastotasi bilan o'zgaruvchan tokga (AC) quvvatlanadi.
Savdoda mavjud bo'lgan zamonaviy invertorlar bir qator vosita parametrlarini boshqaradigan ilg'or signal protsessorlari tomonidan boshqariladigan murakkab qurilmalardir. Ular IGBT tranzistorlari asosida qurilgan.
Chastotani o'zgartirgichlarni elektr ta'minoti bo'yicha ajratish ("invertorlar" - bu chastota konvertorlari, ya'ni AC / AC, savdoda noto'g'ri inverterlar deb ataladi; inverterning o'zi faqat shahar zanjiridan quvvatlanadi):
230 fazali chiqish (3 x 3 V) bo'lgan bir fazali (1 V) chastotali konvertorlar - uch fazali asenkron motorlar (odatda 230 kVtgacha) uch fazali quvvat bo'lmaganda nominal parametrlarda ishlashga imkon beradi (ammo, ular simlar tizimini kam quvvatli motorlar uchun odatiy "yulduz" dan "uchburchak" ga o'zgartirishni talab qiladi)
Uch fazali (3V) chastotali konvertorlar ham uch fazali kirishga, ham chiqishga (400 x 3V) ega - ular uch fazali motorlarning eng past quvvatdan (3 kVt) o'nlab kilovattgacha va boshqalarni ishlashini ta'minlaydi ...
Invertorlardan foydalanish bizga energiyani tejash va motor xavfsizligidan tortib, juda ilg'or dvigatelni boshqarish imkoniyatlariga qadar bir qator afzalliklarni beradi.

Invertorlarning qanday turlari mavjud?

Invertorlar bir fazali (230V) va uch fazali (400V) bilan quvvatlanishi mumkin.
Elektr ta'minoti usulidan qat'i nazar, bu skalar boshqariladigan invertorlar ((U / f algoritmi bilan) tezlikni aniq tartibga solish talab qilinmaydigan va "qattiq start" mavjud bo'lmagan oddiy ilovalarda qo'llaniladi) va vektor bilan boshqariladigan invertorlar bo'lishi mumkin. boshqariladiganlarga bo'linadi. sensorsiz va qayta aloqa.
Sensorsiz boshqaruv bilan aylanish tezligi qo'shimcha sensordan foydalanmasdan elektr motorining matematik modeli asosida hisoblanadi.
Teskari aloqaga ega konvertorlar bo'lsa, boshqaruv vosita miliga o'rnatilgan inkremental enkoder tomonidan o'lchangan haqiqiy tezlik qiymatini o'lchashga asoslangan.
Vektorli boshqaruv inverteri 0,5 Gts quvvat manbai chastotasidan boshlab barcha tezlikni nazorat qilish diapazonida vosita momentini doimiy ushlab turishi mumkin. Bunday holda, haydovchi bir vaqtning o'zida faqat bitta dvigatelni boshqarishi mumkin. Bunday yuqori samaradorlikka erishish uchun o'rashning momentini va magnit oqimini alohida nazorat qiladi.
Shuni ta'kidlash kerakki, vektor boshqaruviga ega har qanday haydovchi skalyar rejimda ishlashi mumkin va bu odatda standart boshqaruv rejimidir.
Vektor rejimida ishlaydigan haydovchi vosita parametrlarini aniq kiritishni va avtomatik sozlashni talab qiladi. Natijada, inverter dvigatelning nomi plastinkasida ko'rsatilmagan qolgan elektr qiymatlarini o'lchaydi, bu esa momentni doimiy ushlab turadi.

Bir fazali inverter va uch fazali inverter o'rtasidagi farq nima?

Uch fazali motorlar uchun chastotali konvertorlar orasida biz bir fazali va uch fazali konvertorlarni ajratamiz.
Yagona fazali inverter bir fazali 230VAC quvvat bilan quvvatlanadi va chiqishi 230V fazali kuchlanishli 3 fazadan iborat bo'lib, 230V nominal kuchlanish bilan 2,2 kVtgacha bo'lgan kichik motorli ilovalarda qo'llaniladi.
Uch fazali inverter uch fazali 3 × 400 VAC bilan quvvatlanadi. İnverterning chiqishi, shuningdek, 400V fazali kuchlanishli uch fazaga ega.Uch fazali vosita chastotali konvertorlari kattaroq ilovalarda ishlashi mumkin, ular chiqish quvvati oralig'ida, odatda 0,7kVt dan hatto 500kVtgacha ishlashi mumkin. Ular bozorda bir fazali invertorlarga qaraganda kengroq mavjud va shuning uchun bir qator xususiyatlarni taklif qiladi.

Avtonom oqim invertorlari

Avtonom invertorlar - to'g'ridan-to'g'ri oqimni doimiy yoki sozlanishi chastotali o'zgaruvchan tokga aylantiradigan va avtonom (AC tarmog'iga ulanmagan) yukda ishlaydigan qurilmalar. Bu mustaqil invertorlar va to'g'ridan-to'g'ri oqimni o'zgaruvchan oqimga aylantiradigan, lekin o'zgaruvchan tok tarmog'ida ishlaydigan qul inverterlari o'rtasidagi asosiy farqdir. Avtonom invertorning yuki bitta iste'molchi (asenkron vosita, elektr o'rnatish) yoki keng iste'molchilar tarmog'i (o'z jadvaliga muvofiq ishlaydigan bir nechta yuk) bo'lishi mumkin.

Bir fazali ko'prik inverteri.

Quvvat sxemasi va ishlash printsipi
Bir fazali ko'prikli oqim inverteri. Avtonom oqim inverteri (AIT) doimiy oqimdan o'zgaruvchan tokning energiya konvertori bo'lib, uning kirish qismidagi quvvat manbai katta ichki induktiv qarshilikka ega bo'lib, iste'mol qilinadigan oqimning doimiyligini ta'minlaydi. AIT sxemasi (9-rasm) VT1--VT4 tiristorlar ko'prigi, RL-yuk, C1, C2 kondensatorlari, VD1--VD4 o'chirish diodlari va boshqaruv tizimini boshqarish sxemasini o'z ichiga oladi. Kommutatsiya kondansatkichlari o'chirish vaqtida tiristorlarga teskari yo'nalishda qo'llaniladigan kuchlanish manbai bo'lib ishlaydi va yuk induktori bilan reaktiv energiya almashinuvini ta'minlaydi.
0n 9-rasmda ko'rsatilgan yo'nalishga muvofiq oqadi. Ushbu intervaldagi C1, C2 kondansatkichlari ularning chap plitalari musbat bo'lishi uchun zaryadlangan. Yuklanish oqimi doimiy bo'lib, VT1, VD1, LH, RH, VD2, VT2 zanjiri bo'ylab oqadi va reaktorning L induktivligi katta bo'lgani uchun IP = const manba oqimiga teng. Sxemalarning berilgan holatidagi yuk kuchlanishi, kirish kuchlanishi upp=un=IpRH.
Hozirgi vaqtda ut - ut1, VT3, VT4 tiristorlari yoqiladi va belgilangan polaritning zaryadlangan kondensatorlari tomonidan yaratilgan kuchlanish ta'sirida yuk oqimi VT1, VT2 tiristorlaridan VT3, VT4 tiristorlariga bir zumda o'tkaziladi. VT1, VT2 tiristorlariga kondansatör kuchlanishi Uc teskari yo'nalishda qo'llaniladi. Kommutatsiyaning birinchi bosqichi sodir bo'ladi, buning natijasida VT1, VT2 tiristorlarini qulflash uchun sharoitlar yaratiladi. Kirish kuchlanishi yuqoriga = IpRN - us1 - us2 qiymatiga o'zgaradi, chunki ut1 - ut3 oralig'ida yuk oqimi VT3, C1 VD1, Ln, Rn, VD2, C2, VT4 zanjirida yopiladi. Bu oraliqdagi C1, C2 kondansatkichlaridagi kuchlanish to'g'ridan-to'g'ri oqim bilan zaryadlash jarayonida lineer ravishda o'zgaradi in = ip = const.

Hozirgi vaqtda t2 kondansatörler to'liq zaryadsizlangan va VT1, VT2 tiristorlariga qo'llaniladigan teskari kuchlanish nolga teng. T2 momentidan boshlab tiristorlarga to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish qo'llaniladi. sht1 - sht2 oralig'i tiristorlarning blokirovkalash xususiyatlarini tiklash uchun etarli bo'lishi kerak.

Hozirgi vaqtda t3 kondansatkichlar qarama-qarshi polariteli oqim bilan zaryadlangan. Hozirgi vaqtda kuchlanish teng: uc(wt3)=IpRN. Voltajning yanada oshishi VD3, VD4 kesish diodlarining oldinga siljishiga olib keladi va invertorda ikkinchi o'tish bosqichi boshlanadi, bu yuk pallasida oqim yo'nalishining o'zgarishi bilan birga keladi. Yuklash davri kondansatör tomonidan teskari polaritning qayta zaryadlangan oqimi bilan parallel ravishda ulanadi. Manba oqimi ip yuk va kondensatorlar o'rtasida qayta taqsimlanadi, qo'shimcha ravishda ularni zaryad qiladi va oqim yo'nalishini o'zgartirishga olib keladi. Bunday holda, VD3, VD4 diodlarining oqimi ip qiymatiga oshadi va VD1, VD2 diodlarining oqimi nolga kamayadi. Inverter kirishidagi kuchlanish kuchayadi va IpRn qiymatidan oshadi.

T4 vaqtida inverterni almashtirish to'liq yakunlanadi. Keyin jarayonlar takrorlanadi.

Kesish diodlari tufayli C1, C2 kondansatkichlari kommutatsiya orasidagi intervalda yukdan "ajraladi" va energiya almashinuvi jarayonida ishtirok etmaydi. Kommutatsiya oralig'ida yuk va kondansatkichlar o'rtasida energiya almashinuvi amalga oshiriladi. Kondensatorlarning sig'imi tiristorlarni o'chirish uchun kerakli vaqtni ta'minlash uchun etarli bo'lishi kerak. Kondensatorlarning sig'imi, shuningdek, kondansatkichlar zaryadlangan kuchlanish qiymatini ham aniqlaydi. Bu kuchlanish juda yuqori bo'lmasligi kerak, shuning uchun inverter tiristorlarining parametrlari haddan tashqari kuchlanishga olib kelmaydi.
Ushbu sxemada yukning keskin o'zgarishi yoki ochiq kontaktlarning zanglashiga olib kirishi inverterning kirishida yuqori kuchlanishni keltirib chiqaradi, buning oldini olish uchun maxsus himoya ta'minlanishi kerak. Yuklash pallasida qisqa tutashuvlar tiristorlar uchun katta xavf tug'dirmaydi, chunki oqim kattaroq indüktans bilan reaktor tomonidan cheklangan.



Guruch. 4.10. Bir fazali oqim inverteri:

a - ko'prik diagrammasi; b - ekvivalent sxema; c - oqim va kuchlanish diagrammalari; d - impuls kengligi regulyatsiyasi bilan nazorat pulslari va yuk oqimining diagrammasi

Joriy invertor pallasida oqim identifikatorining ideal silliqligini hisobga olsak, biz x = sovuq induktiv reaktivlikni cheksiz katta deb hisoblaymiz (co - invertorning impuls generatorining chastotasi bilan belgilanadigan chiqish kuchlanishining burchak chastotasi. nazorat qilish tizimi). Xuddi shunday taxminlar bobda ham qilingan. 3 barqaror ish rejimlarida rektifikatorlar va qaram invertorlarning davrlarini ko'rib chiqishda, kalitlarni davriy almashtirishda o'zgarmagan to'g'ridan-to'g'ri oqim Id induktorda o'rnatilganda, ya'ni. joriy dalgalanma nolga teng edi. Bunday holda, biz shahar tomonida doimiy oqim manbai 1 (] y) yoqilganligini taxmin qilishimiz mumkin, bu 4.10.6-rasmdagi ekvivalent sxemada aks ettirilgan.Tranzistorlar bilan ketma-ket ulangan diodlar teskari kuchlanishning ko'rinishini bloklaydi. tranzistorlar ustida, ular bardosh bera olmaydi.Natijada, oqim inverterida kalitlar 5 faqat bitta yo'nalishda oqim o'tkazadi.
Voltaj inverteri davrlarida diodlar tranzistorlarga parallel va qarama-qarshi ravishda ulanadi, bu esa yuk indüktanslarida to'plangan energiyani Ud kuchlanish manbaiga qaytarish uchun kalitlarning ikki tomonlama o'tkazuvchanligini ta'minlaydi. Bunday holda, xavfli qiymatning teskari kuchlanishining ko'rinishi chiqarib tashlanadi.

Amalga oshirilgan taxminlar va tushuntirishlarni hisobga olgan holda joriy inverterning ishlash printsipini ko'rib chiqing. Faraz qilaylik, 51 va 52 kalitlari (tranzistor va ketma-ket dioddan iborat) 0 - 7r oralig'ida yoqilgan. Bunday holda, = +/rf dagi yuk oqimi "a" tugunidan "b" tuguniga oqadi (4.10-rasmga qarang, b). 9 = l momentda VT va VT2 tranzistorlarining /y1 va zv2 tranzistorlarining boshqaruv pulslari nolga teng bo'ladi va iv3, i4 VT3 va VT4 tranzistorlariga o'tadi. Natijada, 51 va 52 kalitlari o'chadi va 53 va 54 yoqiladi. Bunday holda, yuk oqimi iH yo'nalishini o'zgartiradi (iH = -Id) va yuk zanjirining "b" tugunidan "a" tuguniga oqib chiqa boshlaydi. Keyin, yarim davrdan so'ng, 51.52 kalitlari yana yoqiladi va joriy Id o'tkaza boshlaydi va 53.54 o'chadi. Keyin ko'rib chiqilgan jarayonlar vaqti-vaqti bilan takrorlanadi. Shunday qilib, to'rtburchaklar o'zgaruvchan tok yukga beriladi (4.10-rasm, s). Ushbu oqim yukda kuchlanish hosil qiladi, bu uning parametrlariga bog'liq.

Ushbu kuchlanishning bir lahzali qiymatlari ko'rib chiqilayotgan holatda Cp va RH yuk parametrlari orqali yukdagi oqim va kuchlanishni bog'laydigan differentsial tenglamalardan aniqlanishi mumkin. Ushbu tenglamalar (4.4) tenglamaga o'xshash bo'ladi, agar biz sxemalarning ikki tomonlamaligini hisobga olsak, ya'ni. inverterlarda kuchlanish ip va oqimning o'zgarishining bir xil qonunlari shakldagi diagrammalarga muvofiq amalga oshiriladi. 4.3, a va shakl. 4.10, s/:

bu yerda "+" belgisi 9 < n intervalga, "-" belgisi esa 9 > n oralig'iga to'g'ri keladi.

Umumiy holda (4.19) tenglamaning yechimini ko’rinishda yozish mumkin

bu erda m = CnRn. Integratsiya konstantasi A kalitlarni almashtirish momentlarida kondansatkichdagi kuchlanishning uzluksizligi shartidan aniqlanadi. A qiymatini hisobga olgan holda, yakuniy yechim quyidagicha bo'ladi:

Taqdim etilgan bog'liqliklar ko'rib chiqilayotgan sxemalarning ikki tomonlamaligidan dalolat beradi. Shu bilan birga, joriy invertor pallasida C kondansatkichga ehtiyoj aniq emas, chunki tranzistorlar to'liq boshqariladigan elektron kalitlardir. Shuning uchun, faol yuk va yuqoridagi nazorat algoritmi bilan, kondansatkichlar yo'q bo'lishi mumkin, bunda kontaktlarning zanglashiga olib kelishi o'zgarmaydi va chiqishda to'rtburchaklar oqim va kuchlanish hosil bo'ladi.
Chiqish kuchlanishining impuls kengligi regulyatsiyasi bilan boshqa kalitni boshqarish algoritmi qo'llaniladi. U orqali o'tadigan oqim identifikatori bo'lgan katta indüktansga ega bo'lgan chok doimiy tok zanjiriga kiritilganligi sababli, indüktans bilan kontaktlarning zanglashiga olib o'tish qoidalariga ko'ra, bu kontaktlarning zanglashiga olib bo'lmaydi. Bunday holda, yuk oqimida nol pauzani yaratish vazifasi bir qo'lning kalitlarini, masalan, VT1, VT4 yoki VT.2, VT3, boshqa qo'lning kalitlari o'tkazgich holatiga o'tkazish orqali hal qilinishi mumkin. ochiladi. Natijada, ular orqali to'g'ridan-to'g'ri oqim yuk pallasini chetlab o'tadi. Pa rasm. 4.10, d nazorat impulslarini yaratish uchun ko'rib chiqilgan algoritm bilan olingan davrning yarmidan kam bo'lgan yarim to'lqin davomiyligi bilan chiqish oqimining diagrammasini ko'rsatadi. Joriy nol pauzaning davomiyligi (burchak cx) boshqaruv tizimi tomonidan o'zgartirilishi mumkin. Yuk oqimi qarama-qarshi ko'prik qo'llarining tranzistorlari bilan ta'minlangan nazorat pulslari orasidagi faza almashinuvini o'zgartirish orqali boshqariladi.
Ko'rib chiqilgan boshqaruv algoritmi nafaqat chiqishda kondansatör ulamasdan faol yukda, balki faol-induktiv yukda ham ishlashga imkon beradi. Shu bilan birga, kalitlarning o'tish oralig'ida yuk induktivligida saqlanadigan energiya yuk pallasidan ortiqcha kuchlanishlarni keltirib chiqaradi. Ushbu haddan tashqari kuchlanishlarning kattaligini cheklash uchun indüktanslar energiyasini olish uchun inverter chiqishiga kondansatörler ulanadi. Yuk, qoida tariqasida, faol-induktiv xususiyatga ega bo'lganligi sababli, bunday kondansatkichlar inverterning bir qismidir.