Βελτίωση μετατροπέων ημιαγωγών σε αυτοματοποιημένα συστήματα ηλεκτροκίνησης

Οι συσκευές ημιαγωγών ισχύος και οι μετατροπείς που βασίζονται σε αυτές αναπτύσσονται στους ακόλουθους τομείς προτεραιότητας:

• βελτίωση των χαρακτηριστικών των συσκευών ημιαγωγών ισχύος.

• επέκταση της χρήσης έξυπνων μονάδων ισχύος·

• βελτιστοποίηση των σχημάτων και των παραμέτρων των μετατροπέων, επιτρέποντας τη διασφάλιση των απαραίτητων τεχνικών χαρακτηριστικών και των οικονομικών δεικτών των ηλεκτροκινητήρων.

• βελτίωση αλγορίθμων για άμεσο ψηφιακό έλεγχο μετατροπέων.

Επί του παρόντος, οι μετατροπείς ισχύος κατασκευάζονται με βάση στοιχεία ισχύος ημιαγωγών με τη μορφή ελεγχόμενων ανορθωτών, αυτόνομων μετατροπέων τάσης και ρεύματος, μετατροπέων δικτύου κ.λπ.μετατροπείς συχνότητας με απευθείας σύνδεση στο δίκτυο.

Οι τύποι των χρησιμοποιούμενων μετατροπέων και των συσκευών αντιστάθμισης φίλτρου καθορίζονται από τον τύπο του ηλεκτροκινητήρα, τις εργασίες ελέγχου, την ισχύ, το απαιτούμενο εύρος ελέγχου συντεταγμένων, την ανάγκη επαναφοράς ενέργειας στο δίκτυο, την επίδραση των μετατροπέων στο δίκτυο ισχύος.

Οι λύσεις κυκλωμάτων μετατροπέων παραμένουν παραδοσιακές σε μονάδες DC και AC. Λαμβάνοντας υπόψη τις αυξανόμενες απαιτήσεις για τα ενεργειακά χαρακτηριστικά των ηλεκτροκινητήρων και την ανάγκη μείωσης των αρνητικών επιπτώσεών τους στο ηλεκτρικό δίκτυο, αναπτύσσονται μετατροπείς που παρέχουν οικονομικούς τρόπους ελέγχου του τεχνολογικού εξοπλισμού.

Οι αλλαγές στα κυκλώματα ισχύος των μετατροπέων ημιαγωγών συνδέονται κυρίως με την εμφάνιση και την ευρεία χρήση νέων συσκευών — ισχυρά τρανζίστορ εφέ πεδίου (MOSFET), IGBT (IGBT), θυρίστορ κλειδώματος (GTOs).

Επί του παρόντος, μπορούν να διακριθούν οι ακόλουθες κατευθύνσεις ανάπτυξης στατικών μετατροπέων:

• επέκταση της γκάμας των πλήρως ελεγχόμενων συσκευών ημιαγωγών (τρανζίστορ — έως 2 MW, θυρίστορ — έως 10 MW).

• Διανομή μέθοδοι διαμόρφωσης εύρους παλμού (PWM).

• Εφαρμογή αρχών μπλοκ κατασκευής μετατροπέων που βασίζονται σε ενοποιημένα υβριδικά δομοστοιχεία σιλό που βασίζονται σε τρανζίστορ και θυρίστορ.

• την ικανότητα εκτέλεσης μετατροπέων συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος και των συνδυασμών τους σε μία δομική βάση.

Σε ηλεκτρικούς κινητήρες συνεχούς ρεύματος, εκτός από ελεγχόμενους ανορθωτές, χρησιμοποιούνται συστήματα με μη ελεγχόμενους ανορθωτές και μετατροπείς πλάτους παλμού για την επίτευξη λειτουργίας υψηλής ταχύτητας. Σε αυτήν την περίπτωση, μια συσκευή αντιστάθμισης φίλτρου μπορεί να απορριφθεί.

Μεταχειρισμένοι μετατροπείς για τον έλεγχο των κινητήρων μόνιμου μαγνήτη περιέχει έναν ελεγχόμενο ανορθωτή και έναν αυτόνομο μετατροπέα που ελέγχεται από σήματα από τον αισθητήρα θέσης ρότορα.

Τα συστήματα ελέγχου συχνότητας για ασύγχρονους κινητήρες χρησιμοποιούν κυρίως μετατροπείς τάσης. Σε αυτήν την περίπτωση, ελλείψει ανάκτησης ενέργειας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας μη ελεγχόμενος ανορθωτής στο δίκτυο, με αποτέλεσμα το απλούστερο κύκλωμα μετατροπέα.Η δυνατότητα χρήσης πλήρως ελεγχόμενων συσκευών και PWM κάνει αυτό το σχήμα να χρησιμοποιείται ευρέως σε ένα ευρύ φάσμα ισχύος.

Οι μετατροπείς με μετατροπείς ρεύματος, που θεωρούνταν μέχρι πρόσφατα ως οι απλούστεροι και πιο βολικοί για τον έλεγχο ηλεκτροκινητήρων, είναι επί του παρόντος περιορισμένης χρήσης σε σύγκριση με άλλους τύπους μετατροπέων.

Οι μετατροπείς συχνότητας που περιέχουν έναν μη ελεγχόμενο ανορθωτή και έναν μετατροπέα που κινείται από το δίκτυο και αποτελούν τη βάση ενός καταρράκτη βαλβίδων επαγωγής χρησιμοποιούνται σε ηλεκτροκινητήρες υψηλής ισχύος με περιορισμένο εύρος ελέγχου ταχύτητας.

Οι ισχυροί μετατροπείς συχνότητας με απευθείας σύνδεση με το δίκτυο σε μηχανές διπλής τροφοδοσίας και στον έλεγχο ασύγχρονων ή σύγχρονων κινητήρων χαμηλής ταχύτητας έχουν μια συγκεκριμένη προοπτική.

Οι σύγχρονοι μετατροπείς ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται σε αυτοματοποιημένα συστήματα ηλεκτροκίνησης καλύπτουν ένα εύρος ισχύος από εκατοντάδες watt έως αρκετές δεκάδες μεγαβάτ.

Διαβάστε επίσης για αυτό το θέμα: Κατασκευαστές μετατροπέων συχνότητας