Zlepšení polovodičových měničů v automatizovaných systémech elektrických pohonů

Výkonová polovodičová zařízení a na nich založené měniče jsou vyvíjeny v následujících prioritních oblastech:

• zlepšení charakteristik výkonových polovodičových zařízení;

• rozšíření využití inteligentních napájecích modulů;

• optimalizace schémat a parametrů měničů, umožňující zajistit potřebné technické vlastnosti a ekonomické ukazatele elektrických pohonů;

• zdokonalení algoritmů pro přímé digitální řízení převodníků.

V současné době jsou výkonové měniče vyráběny na bázi polovodičových výkonových prvků ve formě řiditelných usměrňovačů, autonomních napěťových a proudových měničů, síťových měničů atd.frekvenční měniče s přímým připojením k síti.

Typy použitých měničů a kompenzačních filtračních zařízení jsou dány typem elektromotoru, řídicími úkoly, výkonem, požadovaným rozsahem souřadnicového řízení, potřebou obnovy energie do sítě, vlivem měničů na elektrickou síť.

Řešení obvodů konvertorů zůstávají u stejnosměrných a střídavých pohonů tradiční. S přihlédnutím k rostoucím požadavkům na energetické charakteristiky elektrických pohonů a nutnosti snižovat jejich negativní vliv na elektrickou síť jsou vyvíjeny měniče, které poskytují ekonomické způsoby řízení technologických zařízení.

Změny ve výkonových obvodech polovodičových měničů jsou spojeny hlavně se vzhledem a rozšířeným používáním nových zařízení — výkonné tranzistory s efektem pole (MOSFET), IGBT (IGBT), lock-in tyristory (GTO).

V současné době lze rozlišit následující směry vývoje statických měničů:

• rozšíření nabídky plně řízených polovodičových součástek (tranzistory — do 2 MW, tyristory — do 10 MW);

• Rozdělení metody pulzně šířkové modulace (PWM).

• aplikace blokových principů konstrukce měničů na bázi unifikovaných silo hybridních modulů na bázi tranzistorů a tyristorů;

• schopnost provádět měniče stejnosměrného a střídavého proudu a jejich kombinace na jednom konstrukčním základě.

U stejnosměrných elektrických pohonů se kromě řízených usměrňovačů používají k získání vysokorychlostního provozu systémy s neřízenými usměrňovači a pulsně šířkovými měniči. V tomto případě může být zařízení pro kompenzaci filtru odmítnuto.

Použité konvertory pro ovládání motorů s permanentními magnety obsahují řízený usměrňovač a samostatný invertor řízený signály ze snímače polohy rotoru.

Systémy řízení frekvence pro asynchronní motory využívají především napěťové měniče. V tomto případě, při absenci rekuperace energie, lze v síti použít neřízený usměrňovač, což má za následek nejjednodušší obvod měniče.Možnost použití plně ovladatelných zařízení a PWM činí toto schéma široce používané v širokém rozsahu výkonu.

Měniče s proudovými měniči, které byly donedávna považovány za nejjednodušší a nejpohodlnější pro ovládání elektromotorů, mají v současnosti ve srovnání s jinými typy měničů omezené použití.

Frekvenční měniče s neřízeným usměrňovačem a střídačem poháněným sítí a tvořící základ kaskády indukčních ventilů se používají ve vysokovýkonných pohonech s omezeným rozsahem regulace otáček.

Jistou perspektivu mají výkonné frekvenční měniče s přímým připojením k síti u dvouposuvných strojů a při řízení pomaloběžných asynchronních nebo synchronních motorů.

Moderní polovodičové měniče používané v automatizovaných elektrických pohonných systémech pokrývají rozsah výkonu od stovek wattů do několika desítek megawattů.

Přečtěte si také na toto téma: Výrobci frekvenčních měničů