Convertoare de Frecvență

Memoriu justificativ

Tema proiectului are în vedere modalităţi moderne de control şi comandă a motoarelor electrice trifazate cu rotor în scurtcircuit, folosind în acest scop convertoare de frecvenţă.

În contextul actual al diversificăarii şi modularizării acţionărilor electrice, utilizarea convertoarelor de frecvenţă este pe deplin justificată, având în vedere posibilăţile largi de reglare a turaţiei motorelor.

CAPITOLUL I

CONVERTOARE DE FRECVENŢĂ

Convertoarele de frecvenţă transformă curentul alternativ de o anumită frecventă în curent alternativ de o altă frecvenţă. Ele au o sferă largă de aplicabilitate în tehnică, deoarece există multe receptoare care necesită o sursa de energie cu frecvenţă diferită de frecvenţa reţelei ( lămpi fluorescente , cuptoare de inducţie , etc ) sau cu frecvenţa variabilă( sistemele de acţionare cu motoare electrice de curent alternativ ).

După structura circuitului energetic, convertoarele de frecvenţă pot fi :

- Convertoare de frecvenţă indirecte ;

- Convertoare de frecvenţă directe

Convertoarele de frecvenţă indirecte realizează modificarea frecvenţei în două trepte prin intermediul proceselor de redresare şi invertire. Aceste convertoare sunt întalnite în literatură şi sub denumirea de convertoare de frecvenţă cu circuit intermediar de curent continuu.

Spre deosebire de acestea, convertoarele de frecvenţă directe permit modificarea frecvenţei într-o singură treaptă, fara transformarea prealabilă a curentului alternativ în curent continuu. Ambele tipuri de convertoare pot fi realizate sub forma de convectoare conduse de la retea ( neautonome ) sau independente ( autonome ).

După modul in care se realizează comutaţia, deosebim două tipuri de convertoare de frecvenţă directă :

- Convertoare de frecvenţă directă cu comutaţie naturală ;

- Convertoare de frecvenţă directă cu comutaţie forţată

În literatură, convertoarele de frecvenţă cu comutaţie naturală sunt întalnite şi sub numele de cicloconvertoare, având în vedere că functionarea acestora se bazeaza pe conectarea ciclica a fazelor sistemului receptor la fazele sistemului generator.

1.1. Convertoare de frecvenţă cu comutaţie naturală

Primele convertoare de frecvenţă cu comutaţie naturală au fost construite cu ventile ionice şi s-au folosit la tehnica încă din deceniul al patrulea din secolul XX, la staţiile electrice destinate alimentării retelei de tramvaie, în curent alternativ monofazat cu frecvenţa de 162/3 Hz Convertoarele de frecvenţă cu ventile ionice nu s-au extins prea mult, atât datorită dezavantajelor ventilelor ionice, cât şi a stadiului nesatisfacator existent în tehnica comenzii până la apariţia elementelor semiconductoare. Odata cu progresele realizate tehnica comenzii prin apariţia tiristoarelor, aceste convertoare au căpătat numeroase aplicatii.

Forma tensiunii la ieşire depinde de modul în care se face comanda ventilelor. În practică, se utilizează mai ales convertoare de frecvenţă cu tensiune de ieşire având forma de unde apropiată de un trapez. În literatură, convertoarele de frecvenţă cu tensiune de ieşire „sinusoidală” se numesc convertoare de frecvenţă comandate, iar cele cu tensiunea de formă „trapezoidală” sunt denumite şi convertoare trapez.

1.2. Convertoare de frecvenţă cu comutaţie forţată

La convertoarele de frecvenţă cu comutaţie naturală, posibilităţile de modificare a parametrilor energetici sunt limitate în mare măsură de faptul că procesul comutării curentului de la o fază la alta este condiţionat de existenţa unei anumite tensiuni între faze. Cu alte cuvinte, la aceste convertoare comanda comutării directe a ventilelor nu poate fi facuta arbitrar, ci numai la anumite momente de-a lungul unei perioade. Posibilităţi de comandă mult mai largi şi implicit de modificare a parametrilor energetici rezultă la convertoarele de frecvenţă cu comutaţie forţată.

Prin introducerea în structura convertoarelor a unor circuite speciale de comutaţie, de regulă a circuitelor de comutaţie cu condensator, devine posibilă comanda comutării directe a ventilelor la momente independente de valoarea tensiunii între faze. În acest caz, momentul comenzii ventilelor este condiţionat de existenţa unei tensiuni positive minime pe ventil. Pentru tensiuni mai mari decat aceasta tensiune minimă comanda ventilelor este posibilă, în principiu, la orice moment.