Convertoare

INTRODUCERE

1.1Definirea claselor de baza ale convertoarelor de frecvenţă tratate

Termenul de convertor de frecvenţă de putere poate defini orice sistem electric care converteşte puterea de curent alternativ de o anumita frecvenţă în putere de curent alternativ de altă frecvenţă. În general, astfel de sisteme pot funcţiona cu maşini electrice rotative, componente magnetice neliniare sau circuite statice conţinând comutatoare electrice de putere de un tip sau altul.

Ultima categorie de convertoare de frecvenţă de putere, convertoarele statice pot fi împărţite la rândul lor în două categorii principale. În prima, puterea este convertită în două etaje, cu un etaj intermediar de curent continuu. În cea de a doua, puterea este convertită direct.

Acest ultim tip de convertor de frecvenţă direct, este compus în esenţă dintr-o matrice de comutatoare statice, conectate dierct între intrare şi ieşire. Principiul de funcţionare constă în a obţine forma tensiuni de ieşire, cu componenta fundamentală cerută, prin selectarea unor segmente din tensiunile de intrare.

Cel mai bine cunoscut exemplu, de acest de convertoare de frecvenţă este probabil, clasicul cicloconvetror, descoperit la începutul anilor 1930. Totuşi cicloconvertorul este unul din întreaga familie a convertoarelor de frecvenţă, multe fiind descoperite recent, în ultimul timp.

1.2. Condiţii istorice

Primul convertor static de frecvenţă, caracterizat de o frecvenţă variabilă şi un transfer bidirecţional de putere, a fost conceput de Hazeltine în 1923. El a stabilit principiul fundamental, comun tuturor convertoarelor statice de frecvenţă (SFC), construirea unei tensiuni alternative, cu frecvenţă cerută din tensiuni succesive date de o sursă multifazată de tensiune alternativă. În sfârşit el a propus folosirea unor aranjamente diferite de comutatoare electrice, pentru comutarea sarcini secvenţial între tensiunile sursei de alimentare în curent alternativ, astfel generând tensiunea de ieşire. Sistemul lui Hazeltine a fost remarcabil din câteva puncte de vedere: el permitea un flux de putere bidirecţional şi raportul dintre frecvenţa de intrare şi cea de ieşire putea fi ales şi variat arbitrar, în plus tehnica de comandă era foarte simplă. Totuşi utilizarea practică a acestui sistem a fost serios întârziată de lipsa comutatoarelor electrice cu caracteristici potrivite.

Un SFC diferit si practic a fost dezvoltat de Schenkel si Von Issendorff la începutul anilor 1930, folosind principiul redresoarelor cu arc de mercur, comandate. Acest SFC, permitea de asemenea un flux de putere bidirecţional, totuşi cu sistemul lui Hazeltine, frecvenţa de ieşire la care se putea ajunge,era mai mică decât frecvenţa de intrare, a sursei de alimentare. Cu toate acestea, sistemul avea două trăsături importante care garantau utilitatea lui în aplicaţii practice imediate: întâi el folosea contactoare cu arc de mercur, care erau disponibile cu puteri adecvate, în al doilea rând amplitudinea tensiunii de ieşire generate putea fi variată simplu controlând unghiul de amorsare al comutatoarelor. Acest SFC a fost dezvoltat pentru conversia tensiunilor standard trifazate, cu f = 50Hz, într-o tensiune alternativă monofazată cu f = 15; ; 25Hz, fiind folosit pentru motoare de tracţiune în Europa.

O revenire detaliată asupra subiectului SFC cu comutatoare cu arc de mercur, a fost făcută de Rissik, care a introdus termenul de cicloconversie pentru a defini procesul prin care o tensiune alternativă de frecvenţă joasa, este construită dintr-un sistem de tensiunii alternative multifazate de frecvenţă înaltă. De asemenea, Rissik a proiectat SFC-ul folosind principiul cicloconvertorului. Deci acest tip de sistem, folosind tiristoare, este unul cunoscut în literatura, ca cicloconvertoare cu control de fază sau cu comutaţie naturală.