Частотно-регулируемый привод

Частотно-регулируемый привод (частотно-управляемый привод, ЧУП, Variable Frequency Drive, VFD) — система управления частотой вращения ротора асинхронного (или синхронного) электродвигателя. Состоит из собственно электродвигателя и частотного преобразователя.

Частотный преобразователь (преобразователь частоты) — это устройство состоящее из выпрямителя (моста постоянного тока), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный, и инвертора (преобразователя) (иногда с ШИМ), преобразующего постоянный ток в переменный требуемых частоты и амплитуды. Выходные тиристоры (GTO) илитранзисторы IGBT обеспечивают необходимый ток для питания электродвигателя. Для исключения перегрузки преобразователя при большой длине фидера между преобразователем и фидером ставят дроссели, а для уменьшения электромагнитных помех —EMC-фильтр.

При скалярном управлении формируются гармонические токи фаз двигателя. Векторное управление — метод управления синхронными и асинхронными двигателями, не только формирующим гармонические токи (напряжения) фаз, но и обеспечивающим управление магнитным потоком ротора (моментом на валу двигателя).

Принципы построения частотного преобразователя[

С непосредственной связью[

В преобразователях с непосредственной связью частотный преобразователь представляет собой управляемыйвыпрямитель. Система управления поочерёдно отпирает группы тиристоров и подключает статорные обмотки двигателя к питающей сети. Таким образом, выходное напряжение преобразователя формируется из «вырезанных» участков синусоид входного напряжения. Частота выходного напряжения не может быть равна или выше частоты питающей сети. Она находится в диапазоне от 0 до 30 Гц. Как следствие — малый диапазон управления частотой вращения двигателя (не более 1 : 10). Это ограничение не позволяет применять такие преобразователи в современных частотно регулируемых приводах с широким диапазоном регулирования технологических параметров.

Использование незапираемых тиристоров требует относительно сложных систем управления, которые увеличивают стоимость преобразователя. «Резаная» синусоида на выходе преобразователя с непосредственной связью является источником высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в электрическом двигателе, перегрев электрической машины, снижение момента, очень сильные помехи в питающей сети. Применение компенсирующих устройств приводит к повышению стоимости, массы, габаритов, понижению КПД системы в целом.

С явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока[

Наиболее широкое применение в современных частотно-регулируемых приводах находят преобразователи с явно выраженным звеном постоянного тока. В преобразователях этого класса используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение выпрямляется в выпрямителе, фильтруется фильтром, а затем вновь преобразуется инвертором в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды. Двойное преобразование энергии приводит к снижению КПД и к некоторому ухудшению массо-габаритных показателей по отношению к преобразователям с непосредственной связью.

Применение ЧРП[

ЧРП применяются в:

· судовом электроприводе большой мощности

· прокатных станах (синхронная работа клетей)

· высокооборотном приводе вакуумных турбомолекулярных насосов (до 100 000 об/мин.)

· конвейерных системах

· резательных автоматах

· станках с ЧПУ — синхронизация движения сразу нескольких осей (до 32 — например в полиграфическом или упаковывающем оборудовании) (сервоприводы)

· автоматически открывающихся дверях

· мешалках, насосах, вентиляторах, компрессорах

· стиральных машинах

· бытовых инверторных сплит-системах

· на электротранспорте: электровозах, электропоездах, трамваях и троллейбусах

· в текстильной промышленности (для поддержания постоянной скорости и натяжения ткани между различными узлами машины)

· в системах позиционирования

· в системах пневмопочты (для плавного старта и торможения капсулы, например, с пробами крови в медицинских учреждениях)

Наибольший экономический эффект даёт применение ЧРП в системах вентиляции, кондиционирования и водоснабжения, где применение ЧРП стало фактически стандартом.^{[источник не указан 1460 дней]}

Преимущества применения ЧРП[

· Высокая точность регулирования

· Экономия электроэнергии в случае переменной нагрузки (то есть работы эл. двигателя с неполной нагрузкой)

· Равный максимальному пусковой момент

· Возможность удалённой диагностики привода по промышленной сети

· Распознавание выпадения фазы для входной и выходной цепей

· Учёт моточасов

· Повышенный ресурс оборудования

· Уменьшение гидравлического сопротивления трубопровода из-за отсутствия регулирующего клапана

· Плавный пуск двигателя, что значительно уменьшает его износ

· ЧРП как правило содержит в себе ПИД-регулятор и может подключаться напрямую к датчику регулируемой величины (например, давления).

· Управляемое торможение и автоматический перезапуск при пропадании сетевого напряжения

· Подхват вращающегося электродвигателя

· Стабилизация скорости вращения при изменении нагрузки

· Значительное снижение акустического шума электродвигателя, (при использовании функции «Мягкая ШИМ»)

· Дополнительная экономия электроэнергии от оптимизации возбуждения эл. двигателя

· Позволяют заменить собой автоматический выключатель