Izboljšava polprevodniških pretvornikov v avtomatiziranih električnih pogonskih sistemih

Močne polprevodniške naprave in pretvorniki na njihovi osnovi se razvijajo na naslednjih prednostnih področjih:

• izboljšanje lastnosti močnostnih polprevodniških naprav;

• razširitev uporabe pametnih napajalnih modulov;

• optimizacija shem in parametrov pretvornikov, ki omogočajo zagotavljanje potrebnih tehničnih lastnosti in ekonomskih kazalcev električnih pogonov;

• izboljšava algoritmov za neposredno digitalno vodenje pretvornikov.

Trenutno so močnostni pretvorniki izdelani na osnovi polprevodniških močnostnih elementov v obliki krmiljenih usmernikov, avtonomnih napetostnih in tokovnih pretvornikov, omrežnih pretvornikov itd.frekvenčni pretvorniki z neposredno povezavo z omrežjem.

Vrste uporabljenih pretvornikov in kompenzacijskih filtrirnih naprav določajo tip elektromotorja, naloge krmiljenja, moč, potrebno koordinatno območje krmiljenja, potreba po vračanju energije v omrežje, vpliv pretvornikov na električno omrežje.

Rešitve pretvorniškega vezja ostajajo tradicionalne v pogonih DC in AC. Ob upoštevanju naraščajočih zahtev po energetskih lastnostih električnih pogonov in potrebe po zmanjšanju njihovega negativnega vpliva na elektroenergetsko omrežje se razvijajo pretvorniki, ki omogočajo ekonomične načine krmiljenja tehnološke opreme.

Spremembe v močnostnih tokokrogih polprevodniških pretvornikov so povezane predvsem s pojavom in široko uporabo novih naprav - močni poljski tranzistorji (MOSFET), IGBT (IGBT), zaklenjeni tiristorji (GTO).

Trenutno lahko ločimo naslednje smeri razvoja statičnih pretvornikov:

• razširitev obsega popolnoma nadzorovanih polprevodniških naprav (tranzistorji - do 2 MW, tiristorji - do 10 MW);

• Distribucija metode modulacije širine impulza (PWM).

• uporaba blokovnih principov gradnje pretvornikov na osnovi enotnih silos hibridnih modulov na osnovi tranzistorjev in tiristorjev;

• sposobnost izvedbe pretvornikov enosmernega in izmeničnega toka ter njihovih kombinacij na eni strukturni osnovi.

V enosmernih elektromotorjih se poleg krmiljenih usmernikov uporabljajo sistemi z nekrmiljenimi usmerniki in impulznoširinskimi pretvorniki za doseganje hitrega delovanja. V tem primeru se lahko naprava za kompenzacijo filtra zavrne.

Rabljeni pretvorniki za krmiljenje motorjev s trajnimi magneti vsebujejo krmiljen usmernik in samostojen inverter, ki ga krmilijo signali iz senzorja položaja rotorja.

Frekvenčni krmilni sistemi za asinhrone motorje uporabljajo predvsem napetostne pretvornike. V tem primeru, če ni rekuperacije energije, se lahko v omrežju uporabi nenadzorovan usmernik, kar ima za posledico najpreprostejše pretvorniško vezje.Možnost uporabe popolnoma nadzorovanih naprav in PWM naredi to shemo široko uporabljeno v širokem območju moči.

Pretvorniki s tokovnimi inverterji, ki so do nedavnega veljali za najenostavnejše in najprimernejše za krmiljenje elektromotorjev, so trenutno omejeno uporabni v primerjavi z drugimi vrstami pretvornikov.

Frekvenčni pretvorniki, ki vsebujejo nekrmiljen usmernik in omrežni inverter in tvorijo osnovo kaskade indukcijskih ventilov, se uporabljajo v pogonih velike moči z omejenim območjem regulacije hitrosti.

Določeno perspektivo imajo zmogljivi frekvenčni pretvorniki z neposrednim priklopom na omrežje v strojih z dvojnim napajanjem in pri krmiljenju nizkohitrostnih asinhronih ali sinhronih motorjev.

Sodobni polprevodniški pretvorniki, ki se uporabljajo v avtomatiziranih električnih pogonskih sistemih, pokrivajo razpon moči od sto vatov do več deset megavatov.

Preberite tudi o tej temi: Proizvajalci frekvenčnih pretvornikov