Перевод: Понкратов А.С.
Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/AC/AC_converter
Преобразователь частоты преобразует одну форму сигнала переменного тока в другую, где выходное напряжение и частота могут быть установлены произвольно.
Преобразователи частоты могут быть классифицированы следующим образом:
Существует два типа преобразователей со звеном постоянного тока:
Любое динамическое торможение двигателя может быть выполнено с помощью тормозного устройства и шунтирующего. Кроме того, подключенный к выпрямителю реверсивный тиристорный мост должен отдавать энергию обратно в сеть. Однако, такие фазно-управляемые тиристорные выпрямители по сравнению с диодными имеют более высокий уровень искажения сети и более низкий коэффициент мощности при небольших нагрузках.
Преобразователь частоты с приблизительно синусоидальными токами и двухсторонней передачей мощности может быть реализован путем сочетания выпрямителя с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и инвертора с ШИМ в звене постоянного тока. Выпрямитель с ШИМ управляется таким образом, что синусоидальный переменный ток, находящийся в фазе или противофазе с соответствующим фазовым напряжением, обращается.
Преимуществом наличия накопительного элемента в звене постоянного тока является то, что обе стадии преобразования энергии управляются раздельно. Кроме того, существует постоянная независимая величина переменного тока при работе ШИМ в режиме инвертора, которая приводит к высокому уровню использования допустимой мощности преобразователя. С другой стороны, накопительный элемент звена постоянного тока имеет относительно большой физический объем и использование конденсаторов понижает срок эксплуатации системы.
Непосредственные преобразователи частоты получают на выходе переменную частоту синусоидального сигнала путем переключения сегментов входных сигналов на выходе; отсутствует звено постоянного тока. Благодаря коммутации тиристоров выходная частота должна быть ниже входной. Непосредственные преобразователи частоты очень большой мощности изготавливаются для приводов компрессоров и вентиляции, или для устройств с переменной скоростью, таких как цементообжигательные печи.
Матричные преобразователи используются для достижения более высокой плотности и надежности питания, где для преобразования в трехфазный переменный ток не нужен промежуточный элемент накопления энергии. Общепринятый прямой матричный преобразователь выполняют преобразование тока и напряжение в один этап.
Существует альтернативный вариант преобразования энергии с использованием непрямого матричного преобразователя, который был изобретен профессором И. В. Колар. Как и в преобразователях частоты со звеном постоянного тока, существуют отдельные этапы преобразования напряжения и тока, но звено постоянного тока не имеет промежуточный элемент накопления. Как правило, используя матричные преобразователи, накопительный элемент в цепи постоянного тока устраняется за счет большего числа полупроводников. Матричные преобразователи часто рассматриваются как будущие концепции для приводов с переменной скоростью, но, несмотря на интенсивные исследования в течение десятилетий, они до сегодняшнего дня только начинают внедрятся в промышленность. Однако, низкая стоимость, высокая производительность полупроводников, один большой производитель приводов - все это последние несколько лет активно пропагандирует матричные преобразователи.
1.J. W. Kolar, T. Friedli, F. Krismer, S. D. Round, “The Essence of Three-Phase AC/AC Converter Systems”, Proceedings of the 13th Power Electronics and Motion Control Conference (EPE-PEMC'08), Poznan, Poland, pp. 27 – 42, Sept. 1 - 3, 2008.
2. Lee, M. Y. (2009). Three-level Neutral-point-clamped Matrix Converter Topology (PDF). University of Nottingham. p. 8.
3.I. Takahashi, Y. Itoh, “Electrolytic Capacitor-Less PWM Inverter“, in Proceedings of the IPEC’90, Tokyo, Japan, , pp. 131 – 138, April 2 – 6, 1990.
4.K. Kuusela, M. Salo, H. Tuusa, “A Current Source PWM Converter Fed Permanent Magnet Synchronous Motor Drive with Adjustable DC-Link Current“, in Proceedings of the NORPIE’2000, Aalborg, Denmark, pp. 54 – 58, June 15 – 16, 2000.
5.M. H. Bierhoff, F. W. Fuchs, “Pulse Width Modulation for Current Source Converters – A Detailed Concept,“ in Proceedings of the 32nd IEEE IECON’06, Paris, France, Nov. 7–10, 2006.
6.L. Gyugyi, B. R. Pelly, “Static Power Frequency Changers - Theory, Performance, & Application“, New York: J. Wiley, 1976.
7.W. I. Popow, “Der zwangskommutierte Direktumrichter mit sinusformiger Ausgangsspannung,“ Elektrie 28, No. 4, pp. 194 – 196, 1974
8.J. Holtz, U. Boelkens, “Direct Frequency Converter with Sinusoidal Line Currents for Speed-Variable AC Motors“, IEEE Transactions Industry Electronics, Vol. 36, No. 4, pp. 475–479, 1989.
9.K. Shinohara, Y. Minari, T. Irisa, “Analysis and Fundamental Characteristics of Induction Motor Driven by Voltage Source Inverter without DC Link Components (in Japanese)“, IEEJ Transactions, Vol. 109-D, No. 9, pp. 637 – 644, 1989.
10.L. Wei, T. A. Lipo, “A Novel Matrix Converter Topology with Simple Commutation“, in Proceedings of the 36th IEEE IAS’01, Chicago, USA, vol. 3, pp. 1749–1754, Sept. 30 – Oct. 4, 2001.
11.Swamy, Mahesh; Kume, Tsuneo (Dec 16, 2010). "Present State and Futuristic Vision of Motor Drive Technology" (PDF). Power Transmission Engineering (www.powertransmission.com). Retrieved Apr 2012.