Особливості сучасних високовольтних частотних перетворювачів

Зінченко А.О., Яценко А.П., керівник доц. Нежурін В.І.

Національна металургійна академія України

В наш час приділяється велика увага розробці і створенню високовольтних частотних перетворювачів. Величина вихідної напруги перетворювача частоти для високовольтного електропривода досягає 10 кВ і вище при потужності до кількох десятків мегават.

Для таких напруг і потужностей при прямому перетворенні частоти використовуються дорогі тиристорні силові електронні ключі зі складними схемами керування. Гранична напруга і струм електронного ключа обмежені, тому використовують спеціальні схемні рішення для збільшення вихідної напруги перетворювача.

Схемні рішення в перетворювачах частоти:

а) двухтрансформаторна схема високовольтного ПЧ.

В схемі перетворювача здійснюється подвійна трансформація напруги за допомогою високовольтних трансформаторів. Це дозволяє використовувати для регулювання частоти відносно дешеві ПЧ. Їх часто застосовують для керування високовольтними електродвигунами в діапазоні потужностей до 1 - 1.5 МВт.

Основними недоліками двухтрансформаторних перетворювачів є високі масогабаритні характеристики, знижені ККД(93 – 96%) і надійність.

б) схема перетворювача з послідовним вмиканням електронних ключів.

Для підвищення робочої напруги ПЧ електронні ключі з’єднують послідовно. В такому випадку важлива строго узгоджена робота ключів, що досягається використанням багатопульсних схем перетворювачів.

Схема найбільш розповсюджена для високовольтних перетворювачів великої потужності. ПЧ мають хороші масогабаритні показники, діапазон коливання вихідної частоти від 0 до 250-300 Гц, ККД досягає 97.5%.

в) схема перетворювача з багатообмоточним трансформатором.

Силова схема перетворювача складається з багатообмоточного трансформатора і електронних інверторних ланок. Вторинні обмотки електрично зсунуті відносно одна одної. Це дозволяє використовувати низьковольтні інверторні ланки, що виконуються по схемі: некерований трифазний випрямляч, ємнісний фільтр, однофазний інвертор на IGBT транзисторах.