Przemiennik częstotliwości – zasada działania

Przemienniki częstotliwości służą do regulowania pracy silników trójfazowych przez sterowanie ich prędkością oraz momentem obrotowym. Przekształcają prąd stały na prąd zmienny o wymaganej częstotliwości i napięciu dla danej jednostki napędowej.

Jak przebiega cały proces i jakie metody kształtowania napięcia się wyróżnia?

Ogólna zasada działania przemiennika częstotliwości

Przemienniki częstotliwości zawsze działają tak samo. Po otrzymaniu na wejście trójfazowego prądu zmiennego przekazują go na prostownik, gdzie następuje jego przemiana na prąd stały DC. Następnie prąd stały trafia do falownika, który w zależności od przeznaczenia, wygładza jego przebieg, wyprostowuje napięcie albo zamienia go na napięcie o regulowanej wartości. Potem urządzenie oblicza parametry prądu i napięcia, jakich potrzebuje silnik, i w przekształniku wytwarza prąd zmienny o pożądanych wartościach.

Modulacja amplitudowa (PAM)

Metodę amplitudowego kształtowania napięcia praktykuje się w przypadku przemienników częstotliwości o regulowanym napięciu stałym w układzie pośrednim. W obwodzie pośrednim tych urządzeń znajduje się przerywacz prądu, który reguluje zakres napięcia zasilającego falownik (dotyczy urządzeń z niesterowanymi prostownikami), chyba że przetwornik posiada prostownik regulowany, to wtedy napięcie od razu dociera do kondensatora.

Prostownik przekazuje prąd do kondensatora i cewki, które wygładzają pulsujące napięcie. Dalej prąd trafia do umieszczonego w falowniku tranzystora, a ten przewodzi go przez czas odpowiadający wartości zmierzonej na kondensatorze (wpływają na nią: wartość zadanego impulsu referencyjnego, jak również rzeczywista wielkość napięcia stałego niezbędna do uruchomienia falownika). To, jak długo prąd przez niego przepływa, rzutuje na wartość napięcia uzyskiwanego za przerywaczem. Jeśli zadana wielkość napięcia nie pokrywa się z wartością mierzoną, przerywacz uruchamia się i zwiększa lub zmniejsza napięcie. Co ważne, uzyskiwana częstotliwość napięcia zależna jest od ilości przełączeń zaworów półprzewodnikowych w jednym cyklu. Długość tegoż okresu definiuje referencyjny sygnał sterujący albo normowane napięcie stałe układu pośredniego.

Metoda PWM

Zastosowanie metody PWM pozwala wytwarzać napięcie trójfazowe o zmiennej częstotliwości i amplitudzie. Polega na przełączeniu przez zawory półprzewodnikowe obecne w falowniku stałego napięcia obwodu pośredniego. Amplitudę powstałego napięcia przemiennego ustala się na podstawie szerokości impulsów między załączeniami i wyłączeniami wspomnianych zaworów, których działaniem zarządza się przez sterowanie sinusoidalne, synchroniczne bądź asynchroniczne.

Każdy trójfazowy falownik ma trzy gałęzie z dwoma zaworami mocy. Te z kolei mogą znajdować się w stanie załączonym lub wyłączonym, co prowadzi do utworzenia 8 różnych kombinacji ustawień, czyli wygenerowania 8 oddzielnych wektorów napięcia na wyjściach mocy czy uzwojeniach stojana. Podczas przełączania wektorów zerowych dochodzi do wytworzenia na każdym z trzech wyjść falownika dodatniego lub ujemnego potencjału, a to powoduje zwarcie uzwojeń stojana i uzyskanie na jego zaciskach zerowego napięcia.

Porównywarka cen sprzętu RTV