На иллюстрации изображена общая схема частотного преобразователя.
Рассмотрим схему подробнее. Питающее напряжение от сети частотой 50 Гц поступает на вход выпрямителя (на схеме – В). На выходе выпрямителя имеется Г-образный фильтр, который берет на себя сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения.
Ключевой элемент преобразователя частоты – это инвертор (на схеме – И), который выполняет преобразование постоянного питающего напряжения в трехфазную систему напряжений синусоидальной формы с регулируемой частотой и амплитудой. Основные элементы инвертора – мощные транзисторы. Коммутация происходит за счет сигналов, создаваемых в системе импульсно-фазового управления. Транзисторы формируют выходное напряжение, которое подается на статор двигателя (на схеме – АД). Управление транзисторами базируется на принципе широтно-импульсной модуляции и представляет собой чередование импульсов напряжения с изменяемой скважностью.
Скважность – параметр импульсного сигнала, определяемый как отношение периода чередования к продолжительности импульса. Уровень скважности отражает, какую часть периода занимают импульсы. Если скважность изменяется, то меняется и соотношение продолжительности импульсов и промежутков между этими импульсами.
Необходимо также иметь в виду следующее. На приведенной выше схеме изображен частотный преобразователь, подключенный к трехфазной сети. Однако на рынке имеются также преобразователи, которые могут быть подключены к однофазной сети. В таких системах на выходе инвертора создается то же трехфазное напряжение. Различие заключается в качестве напряжения, подаваемого на выход. Трехфазный выпрямительный мост дает меньше пульсаций, поэтому при работе с однофазным выпрямлением необходимо более строго отнестись к техническим характеристикам фильтра.
Использование преобразователей частоты
Сегодня вряд ли можно указать область промышленности, в которой не применяются асинхронные двигатели с частотным регулированием. Так, на электростанциях регуляторы частоты берут на себя еще и функцию управления подачей топлива, позволяя адаптировать функционирование энергетических блоков к постоянно меняющемуся режиму работы и уровню потребления электроэнергии. В промышленных вентиляционных установках частотное регулирование дает возможность в автоматическом режиме поддерживать оптимальные условия работы с учетом постоянно изменяющихся внутренних и внешних факторов. Кроме того, оно позволяет добиваться существенной экономии ресурсов и продлевать срок службы оборудования.
Применение регуляторов частоты в системах водоснабжения и канализации также способствует экономии. Так, ранее регулировка рабочего давления в водопроводах осуществлялась при помощи задвижек. Однако такой способ управления вел к перерасходу энергии и быстрому износу насосного оборудования. Сегодня насосы оснащаются частотными приводами и благодаря этому гибко реагируют на колебания расхода воды, поддерживая постоянный уровень рабочего давления в системе.
