Zlepšenie polovodičových meničov v automatizovaných elektrických pohonných systémoch

Výkonové polovodičové zariadenia a na nich založené meniče sa vyvíjajú v týchto prioritných oblastiach:

• zlepšenie charakteristík výkonových polovodičových zariadení;

• rozšírenie používania inteligentných napájacích modulov;

• optimalizácia schém a parametrov meničov, čo umožňuje zabezpečiť potrebné technické vlastnosti a ekonomické ukazovatele elektrických pohonov;

• zlepšenie algoritmov pre priame digitálne riadenie prevodníkov.

V súčasnosti sa výkonové meniče vyrábajú na báze polovodičových výkonových prvkov vo forme ovládateľných usmerňovačov, autonómnych meničov napätia a prúdu, sieťových meničov atď.frekvenčné meniče s priamym pripojením k sieti.

Typy použitých meničov a kompenzačných filtračných zariadení sú určené typom elektromotora, riadiacimi úlohami, výkonom, požadovaným rozsahom súradnicového riadenia, potrebou obnovy energie do siete, vplyvom meničov na elektrickú sieť.

Riešenia obvodov meničov zostávajú tradičné v jednosmerných a striedavých pohonoch. S prihliadnutím na rastúce požiadavky na energetické charakteristiky elektrických pohonov a potrebu znižovania ich negatívneho vplyvu na elektrickú sieť sa vyvíjajú meniče, ktoré poskytujú ekonomické spôsoby riadenia technologických zariadení.

Zmeny vo výkonových obvodoch polovodičových meničov sú spojené najmä so vzhľadom a rozšíreným používaním nových zariadení — výkonné tranzistory s efektom poľa (MOSFET), IGBT (IGBT), blokovacie tyristory (GTO).

V súčasnosti možno rozlíšiť tieto smery vývoja statických meničov:

• rozšírenie sortimentu plne riadených polovodičových zariadení (tranzistory – do 2 MW, tyristory – do 10 MW);

• Distribúcia metódy pulznej šírkovej modulácie (PWM).

• aplikácia blokových princípov konštrukcie meničov na báze unifikovaných silohybridných modulov na báze tranzistorov a tyristorov;

• schopnosť vykonávať meniče jednosmerného a striedavého prúdu a ich kombinácie na jednom konštrukčnom základe.

V jednosmerných elektrických pohonoch sa okrem riadených usmerňovačov používajú na získanie vysokorýchlostnej prevádzky systémy s neriadenými usmerňovačmi a meničmi šírky impulzu. V tomto prípade môže byť zariadenie na kompenzáciu filtra odmietnuté.

Použité prevodníky na ovládanie motorov s permanentnými magnetmi obsahujú riadený usmerňovač a samostatný menič riadený signálmi zo snímača polohy rotora.

Systémy riadenia frekvencie pre asynchrónne motory využívajú hlavne meniče napätia. V tomto prípade pri absencii rekuperácie energie môže byť v sieti použitý nekontrolovaný usmerňovač, výsledkom čoho je najjednoduchší obvod meniča , Možnosť použitia plne ovládateľných zariadení a PWM robí túto schému široko používanou v širokom rozsahu výkonu.

Meniče s prúdovými meničmi, ktoré boli donedávna považované za najjednoduchšie a najpohodlnejšie na ovládanie elektromotorov, majú v súčasnosti v porovnaní s inými typmi meničov obmedzené využitie.

Frekvenčné meniče obsahujúce neriadený usmerňovač a sieťový menič a tvoriace základ kaskády indukčných ventilov sa používajú vo vysokovýkonných pohonoch s obmedzeným rozsahom regulácie otáčok.

Istú perspektívu majú výkonné frekvenčné meniče s priamym pripojením na sieť v dvojodvodových strojoch a pri riadení pomalobežných asynchrónnych alebo synchrónnych motorov.

Moderné polovodičové meniče používané v automatizovaných elektrických pohonných systémoch pokrývajú výkonový rozsah od stoviek wattov až po niekoľko desiatok megawattov.

Prečítajte si aj na túto tému: Výrobcovia frekvenčných meničov