Частотный регулятор: Частотные преобразователи Schneider Electric.

Зачем нужен частотный преобразователь

Преобразователь частоты является электронным устройством, которое служит для преобразования параметров частоты электрического тока. Его использование позволяет обеспечить непрерывное управления процессом трансформации входных электрических параметров - в выходные. 

Назначение и область применения преобразователей частоты

Наибольшую актуальность частотные преобразователи приобрели в сфере управления скоростью вращения синхронных и асинхронных электродвигателей. Использование частотников в значительной мере позволяет оптимизировать производство, снизить потребление энергоресурсов, и увеличить срок службы подключённого к ним электрооборудования.

Преимущества использования преобразователей частоты:

• управление и контроль скорости вращения электродвигателя;
• защита от бросков напряжения и перегрузок;
• обеспечение плавного пуска и остановки подконтрольного электрооборудования;
• облегчение рабочего процесса при выполнении сложных технических задач;
• устойчивость к продолжительным нагрузкам и импульсным действиям;
• возможность экономии энергоресурсов вплоть до 40-50 %;
• увеличение КПД электродвигателей;
• снижение износа и улучшение механических показателей подключённого оборудования;
• осуществление непрерывного мониторинга технологических параметров и возможность оперативного вмешательства.

Благодаря возможности регулировки скоростных характеристик двигателей, инверторы получили широкое распространение в промышленности и хозяйственной деятельности человека.

Сфера применения частотника:

• пищевая промышленность;
• тяжёлая промышленность;
• лёгкая промышленность;
• средства малой механизации;
• медицинское оборудование;
• насосное оборудование;
• система водоснабжения;
• компрессоры;
• транспорт;
• высокоточные электромеханические станки.

Устройство и принцип действия

Электрическая схема частотного преобразователя состоит из двух частей:

• силовой;
• управляющей.

Силовая часть собрана на транзисторах или тиристорах. Управляющая часть имеет вид электрической схемы на цифровых микропроцессорах, которая способна управлять силовыми электрическими составляющими входящих параметров.

Выделяют два этапа преобразования:

1) На первом этапе преобразования входное напряжение (220В либо 380В) выпрямляется с помощью диодного моста. Затем, проходя через фильтр собранный на конденсаторах, «вырезанные» части входного сигнала сглаживаются.

2) На этом этапе, из частей выпрямленного напряжения, формируется сигнал желаемой последовательности с необходимыми параметрами амплитуды и частоты. Это достигается при помощи микросхем, способных управлять выходными параметрами. Заданные элементами управления прямоугольные импульсы необходимой частоты передаются двигателю. Индуктивность обмотки статора интегрирует эти импульсы, превращая их в синусоиду.

Классификация частотников

По величине и типу электропитания различают инверторы нескольких видов:

• однофазные;
• трёхфазные;
• высоковольтные агрегаты.

Полупроводниковые частотные преобразователи производят преобразование тока или напряжения промышленной сети. Выходные параметры необходимого сигнала свободно регулируются элементами управления.

По принципу функционирования частотники делятся на классы:

ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока. Тиристорный либо транзисторный преобразователь, нуждающийся в дополнительном звене постоянного напряжения, для безопасной и правильной работы подключённого электродвигателя.

ПЧ с непрерывной связью питающей сети и электрической машины. Представляет собой тиристорный реверсивный преобразователь, способный надёжно функционировать без использования дополнительного оборудования.

У современных преобразователей частоты присутствует экранный дисплей с возможностью отслеживания и задания различных параметров (частота, ток, напряжение, мощность, скорость, крутящий момент, продолжительность работы инвертора).

В зависимости от сферы применения различают инвертор

ы: • промышленного применения;
• осуществляющие управление техники с насосно-вентиляторным типом нагрузки;
• используемые в условиях динамической нестабильности и взрывоопасности;
• монтируемые непосредственно на корпус двигателя;
• векторного способа управления;
• для кранового и подъёмного механизмов.

Способы подключения и настройка

Все современные преобразователи частоты оснащены специальными выводами для более удобного их подключения к электродвигателю. Всё сложное схемное исполнение уже смонтировано в корпусе агрегата. В электрической цепи инвертор занимает место сразу после автоматического выключателя, который должен соответствовать номиналу рабочего тока электродвигателя.

При включении частотного преобразователя в однофазную цепь, порог срабатывания автоматического выключателя рассчитывается на величину, в три раза превосходящую рабочий ток в этой цепи.

При трёхфазном питании, необходимо использовать специальный трёхфазный автоматический выключатель с общим рычагом. Ток срабатывания автомата в этом случае, должен ровняться рабочему току каждой из фаз двигателя.

“Внимание! Монтаж автоматического выключателя, при подключении двигателя к инвертору, необходимо выполнять в разрыв нулевого провода. Устанавливать автомат в разрыв провода заземления – запрещено! ”

Настройка подключения преобразователя частоты, заключается в правильном подсоединении проводов и жил кабеля необходимого сечения к конкретным выводам подключаемого электродвигателя.

Способы подключения частотных преобразователей частоты к электродвигателям:

Треугольник. Выводы преобразователя соединяются с последовательно соединёнными обмотками статора управляемого двигателя. Такое подключение используется для бытового подключения к однофазным сетям, где напряжение на выходе инвертора не превышает значение на входе более чем на 50%.

Звезда. Тип соединения, при котором выводы инвертора подключаются к параллельно соединённым обмоткам электродвигателя. Такое соединение используется при включении преобразователя в трёхфазную сеть промышленных объектов.

Частотные преобразователи

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Частотный преобразователь

Дмитрий Левкин

Частотный преобразователь, или преобразователь частоты - электротехническое устройство (система управления), используемое для контроля скорости и/или момента двигателей переменного тока путем изменения частоты и напряжения питания электродвигателя.

Согласно ГОСТ 23414-84 полупроводниковый преобразователь частоты - полупроводниковый преобразователь переменного тока, осуществляющий преобразование переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты

Частотный преобразователь - это устройство, используемое для того чтобы обеспечить непрерывное управление процессом. Обычно частотный преобразователь способен управлять скоростью и моментом асинхронных и/или синхронных двигателей.

Частотный преобразователь небольшой мощности

Высоковольтный преобразователь

Преобразователи частоты находят все более широкое применение в различных приложениях промышленности и транспорта. Благодаря развитию силовых полупроводниковых элементов, инверторы напряжения и инверторы тока с ШИМ управлением получают все более широкое распространение. Устройства, которые преобразуют постоянный сигнал в переменный, с желаемым напряжением и частотой, называются инверторами. Такое преобразование может быть осуществлено с помощью электронных ключей (BJT, MOSFET, IGBT, MCT, SIT, GTO) и тиристоров в зависимости от задачи.

На данный момент основная часть всей производимой электрической энергии в мире используется для работы электрических двигателей. Преобразование электрической мощности в механическую мощность осуществляется с помощью электродвигателей мощностью от меньше ватта до нескольких десятков мегаватт.

Современные электроприводы должны отвечать различным требованиям таким как:
• максимальный КПД;
• широкий диапазон плавной установки скорости вращения, момента, ускорения, угла и линейного положения;
• быстрое удаление ошибок при изменении управляющих сигналов и/или помех;
• максимальное использование мощности двигателя во время сниженного напряжения или тока;
• надежность, интуитивное управление.

Основными элементами частотного преобразователя являются силовая часть (преобразователь электрической энергии) и управляющее устройство (контроллер). Современные частотные преобразователи обычно имеют модульную архитектуру, что позволяет расширять возможности устройства. Также зачастую имеется возможность установки дополнительных интерфейсных модулей и модулей расширения каналов ввода/вывода.

Функциональная схема частотного преобразователя

На микроконтроллере частотного преобразователя выполняется программное обеспечение, которое управляет основными параметрами электродвигателя (скоростью и моментом). Основные методы управления бесщеточными двигателями, используемые в частотных преобразователях представлены в таблице ниже.

Характеристики основных способов управления электродвигателями используемых в частотных преобразователях [3]

Примечание:

1. Без обратной связи.
2. С обратной связью.
3. В установившемся режиме

Широкое развитие силовых электрических преобразователей в последние десятилетия привело к увеличению количества исследований в области модуляции. Метод модуляции непосредственно влияет на эффективность всей энергосистемы (силовой части, системы управления), определяя экономическую выгоду и производительность конечного продукта.

Главная цель методов модуляции – добиться лучшей формы сигналов (напряжений и токов) с минимальными потерями. Другие второстепенные задачи управления могут быть решены посредством использования правильного способа модуляции, такие как уменьшение синфазной помехи, выравнивание постоянного напряжения, уменьшение пульсаций входного тока, снижение скорости нарастания напряжения. Одновременное достижение всех целей управления невозможно, необходим компромисс. Каждая схема силового преобразователя и каждое приложение должны быть глубоко изучены для определения наиболее подходящего метода модуляции.

Методы модуляции можно разделить на четыре основные группы:
• ШИМ - широтно-импульсная модуляция
• ПВМ - пространственно-векторная модуляция
• гармоническая модуляция
• методы переключения переменной частоты

Корни силовой электроники уходят к 1901 году, когда П. К. Хьюитт изобрел ртутный вентиль. Однако современная эра полупроводниковой силовой электроники началась с коммерческого представления управляемого кремниевого выпрямителя (тиристора) компанией General Electric в 1958 году. Затем развитие продолжалось в области новых полупроводниковых структур, материалов и в производстве, давая рынку много новых устройств с более высокой мощностью и улучшенными характеристиками. Сегодня силовая электроника строится на металл-оксид-полупроводниковых полевых транзисторах (MOSFET - metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) и биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT - Insulated-gate bipolar transistors), а для диапазона очень высоких мощностей - на тиристорах с интегрированным управлением (IGCT – Integrated gate-commutated thyristor). Также сейчас доступны интегрированные силовые модули. Новая эра высоковольтных, высокочастотных и высокотемпературных технологий открывается многообещающими полупроводниковыми устройствами, основанными на широкой запрещенной зоне карбида кремния (SiC).

Новые силовые полупроводниковые устройства всегда инициируют развитие новых топологий преобразователей [3].

Инвертор напряжения

Инвертор напряжения наиболее распространен среди силовых преобразователей.

Двухуровневый инвертор напряжения

Двухуровневый инвертор напряжения (two-level voltage-source inverter) – наиболее широко применяемая топология преобразователя энергии. Он состоит из конденсатора и двух силовых полупроводниковых ключей на фазу. Управляющий сигнал для верхнего и нижнего силовых ключей связан и генерирует только два возможных состояния выходного напряжения (нагрузка соединяется с положительной или отрицательной шиной источника постоянного напряжения).

Схема двухуровневого инвертора напряжения

Фазное напряжение двухуровневого инвертора напряжения

Используя методы модуляции для генерирования управляющих импульсов возможно синтезировать выходное напряжение с желаемыми параметрами (формой, частотой, амплитудой). Из-за содержания высоких гармоник в выходном сигнале для генерирования синусоидальных токов выходной сигнал необходимо фильтровать, но так как данные преобразователи обычно имеют индуктивную нагрузку (электродвигатели) дополнительные фильтры используются только при необходимости.

Максимальное выходное напряжение определяется значением постоянного напряжения звена постоянного тока. Для эффективного управления мощной нагрузкой требуется высокое постоянное напряжение звена постоянного тока, но на практике это напряжение ограничено максимальным рабочим напряжением полупроводников. Для примера низковольтные IGBT транзисторы обеспечивают выходное напряжение до 690 В. Для того чтобы обойти данное ограничение по напряжению в последние десятилетия были разработаны схемы многоуровневых преобразователей. Данные преобразователи сложнее, чем двухуровневые в плане топологии, модуляции и управления, но при этом имеют лучшие показатели по мощности, надежности, габаритам, производительности и эффективности.

Трехуровневый преобразователь с фиксированной нейтральной точкой

В трехуровневом преобразователе с фиксированной нейтральной точкой (three-level neutral point clamped converter) постоянное напряжение делится поровну посредством двух конденсаторов, поэтому фаза может быть подключена к линии положительного напряжения (посредством включения двух верхних ключей), к средней точке (посредством включения двух центральных ключей) или к линии отрицательного напряжения (посредством включения двух нижних ключей). Каждому ключу в данном случае требуется блокировать только половину напряжения звена постоянного тока, тем самым позволяя увеличить мощность устройства, используя те же самые полупроводниковые ключи, как и в обычном двухуровневом преобразователе. В данном преобразователе обычно используются высоковольтные IGBT транзисторы и IGCT тиристоры.

Схема трехуровневого преобразователя с фиксированной нейтральной точкой

Недостатками данных преобразователей являются:
• Дисбаланс конденсаторов, создающий асимметрию в преобразователе. Данную проблему предлагается решать путем изменения метода модуляции.
• Неравное распределение потерь из-за того, что потери на переключение внешних и центральных ключей отличаются в зависимости от режима работы. Данная проблема не может быть решена с использованием обычной схемы, поэтому была предложена измененная топология – активный преобразователь со связанной нейтральной точкой (active NPC). В этой схеме диоды заменены управляемыми ключами. Таким образом, выбирая соответствующую комбинацию ключей, возможно уменьшить и равномерно распределить потери.

Фазное напряжение трехуровневого преобразователя с фиксированной нейтральной точкой

Преобразователь с фиксированной нейтральной точкой может масштабироваться для достижения больше чем трех уровней выходного сигнала путем деления напряжения звена постоянного тока более чем на два значения посредством конденсаторов. Каждое из этих деленных напряжений может быть подключено к нагрузке с использованием расширенного набора ключей и ограничительных диодов. Вместе с увеличением мощности преимуществами многоуровневого преобразователя является лучшее качество электроэнергии, меньшее значение скорости нарастания напряжения (dv/dt) и связанных электромагнитных помех. Однако, когда преобразователь со связанной нейтральной точкой имеет более трех уровней, появляются другие проблемы. С точки зрения схемотехники в таком случае ограничительные диоды требуют более высокое максимальное рабочее напряжение чем основные ключи, что требует использования различных технологий или нескольких ограничительных диодов соединенных последовательно. В дополнение становится критическим неравномерное использование силовых элементов в схеме. В итоге из-за увеличения количества элементов снижается надежность. Приведенные недостатки ограничивают использование преобразователей с фиксированной нейтральной точкой с более чем тремя уровнями в промышленных приложениях.

Многоуровневые преобразователи

Каскадные преобразователи основанные на модульных силовых ячейках со схемой H-мост (cascaded H-bridge - CHB) и преобразователи с плавающими конденсаторами (flying capacitor converter) были предложены для обеспечения большего количества уровней выходного напряжения в сравнении с преобразователями с фиксированной нейтральной точкой.

Каскадный Н-мостовой преобразователь

Каскадный преобразователь - высоко модульный преобразователь, состоящий из нескольких однофазных инверторов, обычно называемыми силовыми ячейками, соединенными последовательно для формирования фазы. Каждая силовая ячейка выполнена на стандартных низковольтных компонентах, что обеспечивает их легкую и дешевую замену в случае выхода из строя.

Схема каскадного преобразователя

Основным преимуществом данного преобразователя является использование только низковольтных компонентов, при этом он дает возможность управлять мощной нагрузкой среднего диапазона напряжения. Несмотря на то что частота коммутации в каждой ячейке низкая, эквивалентная частота коммутации приложенная к нагрузке – высокая, что уменьшает потери на переключение ключей, дает низкую скорость нарастания напряжения (dv/dt) и помогает избежать резонансов.

Фазное напряжение каскадного преобразователя

Преобразователь с плавающими конденсаторами

Выходное напряжение преобразователя с плавающими конденсаторами получается путем прямого соединения выхода фазы с положительной, отрицательной шиной или подключением через конденсаторы. Количество уровней выходных напряжений зависит от количества навесных конденсаторов и отношения между различными напряжениями.

Схема преобразователя с плавающими конденсаторами

Этот преобразователь, как и в случае каскадного преобразователя, также имеет модульную топологию, где каждая ячейка состоит из конденсатора и двух связанных ключей. Однако, в отличие от каскадного преобразователя добавление дополнительных силовых ключей к конденсаторному преобразователю не увеличивает номинальную мощность преобразователя, а только уменьшает скорость нарастания напряжения (dv/dt), улучшая коэффициент гармоник выходного сигнала. Как и у каскадного преобразователя, модульность уменьшает стоимость замены элементов, облегчает поддержку и позволяет реализовать отказоустойчивую работу.

Фазное напряжение преобразователя с плавающими конденсаторами

Конденсаторный преобразователь требует только один источник постоянного тока для питания всех ячеек и фаз. Поэтому, можно обойтись без входного трансформатора, а количество ячеек может быть произвольно увеличено в зависимости от требуемой выходной мощности. Подобно преобразователю с фиксированной нейтральной точкой, этому преобразователю требуется специальный алгоритм управления для регулирования напряжения на конденсаторах.

Инвертор тока

Для работы инвертору тока всегда требуется управляемый выпрямитель, чтобы обеспечить постоянный ток в звене постоянного тока. В стандартной топологии обычно используются тиристорные выпрямители. Чтобы уменьшить помехи в нагрузке, в звене постоянного тока используется расщепленная индуктивность. Инвертор тока имеет схему силовых ключей наподобие инвертора напряжения, но в качестве силовых ключей используются тиристоры с интегрированным управлением (IGCT). Выходной ток имеет форму ШИМ и не может быть напрямую приложен к индуктивной нагрузке (электродвигателю), поэтому инвертор тока обязательно включает выходной емкостной фильтр, который сглаживает ток и выдает гладкое напряжение на нагрузку. Этот преобразователь может быть реализован для работы на средних напряжениях и более того он по природе имеет возможность рекуперации энергии.

Схема инвертора тока с выпрямителем

Прямые преобразователи

Прямые преобразователи передают энергию прямо от входа к выходу без использования элементов накопления энергии. Основным преимуществом таких преобразователей является меньшие габариты. Недостатком – необходимость более сложной схемы управления.

Циклоконвертер относится к категории прямых преобразователей. Данный преобразователь широко использовался в приложениях требующих высокую мощность. Этот конвертер состоит из двойных тиристорных преобразователей на фазу, который может генерировать изменяемое постоянное напряжение, контролируемое таким образом, чтобы следовать опорному синусоидальному сигналу. Вход каждого преобразователя питается от фозосмещающего трансформатора, где устраняются гармоники входного тока низкого порядка. Выходное напряжение является результатом комбинации сегментов входного напряжения в котором основная гармоника следует за опорным сигналом. По своей природе данный преобразователь хорошо подходит для управления низкочастотными мощными нагрузками.

Схема циклоконвертера

Матричный преобразователь в его прямой и непрямой версии также принадлежит к категории прямых преобразователей. Основной принцип работы прямого матричного преобразователя (direct matrix converter) - возможность соединения выходной фазы к любому из входных напряжений. Преобразователь состоит из девяти двунаправленных ключей, которые могут соединить любую входную фазу с любой выходной фазой, позволяя току течь в обоих направлениях. Для улучшения входного тока требуется индуктивно-емкостной фильтр второго порядка. Выход напрямую соединяется с индуктивной нагрузкой. Не все доступные комбинации ключей возможны, они ограничены только 27 правильными состояниями коммутации. Как говорилось ранее, основное преимущество матричных преобразователей - меньшие габариты, что важно для автомобильных и авиационных приложений.

Схема прямого матричного преобразователя

Непрямой матричный преобразователь (indirect matrix converter) состоит из двунаправленного трехфазного выпрямителя, виртуального звена постоянного тока и трехфазного инвертора. Количество силовых полупроводников такое же как у прямых матричных преобразователей (если двунаправленный ключ рассматривается как два однонаправленных ключа), но количество возможных состояний включения отличается. Используя ту же самую конфигурацию непрямого матричного преобразователя, возможно упростить его топологию и уменьшить количество элементов ограничив его работу от положительного напряжения в виртуальном звене постоянного тока. Уменьшенная топология называется разреженный матричный преобразователь (sparse matrix converter).

Схема непрямого матричного преобразователя

Схема разреженного матричного преобразователя

Библиографический список

• ГОСТ Р 50369-92 Электроприводы. Термины и определения.
• Rahul Dixit, Bindeshwar Singh, Nupur Mittal. Adjustable speeds drives: Review on different inverter topologies.- Sultanpur, India.:International Journal of Reviews in Computing, 2012.
• Marian P. Kazmierkowski, Leopoldo G. Franquelo, Jose Rodriguez, Marcelo A. Perez, Jose I. Leon, "High-Performance Motor Drives", IEEE Industrial Electronicsd, vol. 5, no. 3, pp. 6-26, Sep.2011.

Частотные преобразователи - структура, принцип работы

Внимание! Приведенная ниже информация носит теоретический характер. Если Вам необходимо решить конкретную задачу или разобраться как и какое оборудование следует применить в Вашем случае, воспользуйтесь бесплатной консультацией связавшись с нами одним из указанных вверху данной страницы или на странице "Контакты" способов, либо заполните опросный лист. Инженер службы технической поддержки направит Вам рекомендации на указанный Вами адрес электронной почты.  

 

Частотные преобразователи – это устройства, предназначенные для преобразования переменного тока (напряжения) одной частоты в переменный ток (напряжение) другой частоты.

 

Выходная частота в современных преобразователях может изменяться в широком диапазоне и быть как выше, так и ниже частоты питающей сети.

 

Схема любого преобразователя частоты состоит из силовой и управляющей частей. Силовая часть обычно выполнена на тиристорах или транзисторах, которые работают в режиме электронных ключей. Управляющая часть выполняется на цифровых микропроцессорах и обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита).

 

Частотные преобразователи, применяемые в регулируемом электроприводе, в зависимости от структуры и принципа работы силовой части разделяются на два класса:

1. С явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока.
2. С с непосредственной связью (без промежуточного звена постоянного тока).
   • Практически самый высокий КПД относительно других преобразователей (98,5% и выше).
   • Способность работать с большими напряжениями и токами, что делает возможным их использование в мощных высоковольтных приводах, относительная дешевизна, несмотря на увеличение абсолютной стоимости за счет схем управления и дополнительного оборудования.

 

Каждый из существующих классов имеет свои достоинства и недостатки, которые определяют область рационального применения каждого из них.

 

Исторически первыми появились преобразователи с непосредственной связью (рис. 4.), в которых силовая часть представляет собой управляемый выпрямитель и выполнена на не запираемых тиристорах. Система управления поочередно отпирает группы тиристоров и подключает статорные обмотки двигателя к питающей сети.

 

 

 

 

  

Таким образом, выходное напряжение преобразователя формируется из «вырезанных» участков синусоид входного напряжения. На рис.5. показан пример формирования выходного напряжения для одной из фаз нагрузки. На входе выигрывают у тиристорных действует трехфазное синусоидальное напряжение uа, uв, uс. Выходное напряжение uвых имеет несинусоидальную «пилообразную» форму, которую условно можно аппроксимировать синусоидой (утолщенная линия). Из рисунка видно, что частота выходного напряжения не может быть равна или выше частоты питающей сети. Она находится в диапазоне от 0 до 30 Гц. Как следствие малый диапазон управления частоты вращения двигателя (не более 1: 10). Это ограничение не позволяет применять такие преобразователи в современных частотно регулируемых приводах с широким диапазоном регулирования технологических параметров.

 

Использование не запираемых тиристоров требует относительно сложных систем управления, которые увеличивают стоимость преобразователя.

 

«Резаная» синусоида на выходе преобразователя является источником высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в электрическом двигателе, перегрев электрической машины, снижение момента, очень сильные помехи в питающей сети. Применение компенсирующих устройств приводит к повышению стоимости, массы, габаритов, понижению к.п.д. системы в целом.

 

Наряду с перечисленными недостатками преобразователей с непосредственной связью, они имеют определенные достоинства. К ним относятся:

 

Подобные схемы преобразователей используются в старых приводах и новые конструкции их практически не разрабатываются.

 

Наиболее широкое применение в современных частотно регулируемых приводах находят частотники с явно выраженным звеном постоянного тока (рис. 6.)

 

В частотных преобразователях этого класса используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в выпрямителе (В), фильтруется фильтром (Ф), сглаживается, а затем вновь преобразуется инвертором (И) в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды. Двойное преобразование энергии приводит к снижению к.п.д. и к некоторому ухудшению массогабаритных показателей по отношению к преобразователям с непосредственной связью.

 

Для формирования синусоидального переменного напряжения используются автономные инверторы напряжения и автономные инверторы тока.

 

В качестве электронных ключей в инверторах применяются запираемые тиристоры GTO и их усовершенствованные модификации GCT, IGCT, SGCT, и биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT.

 

Главным достоинством тиристорных преобразователей частоты, как и в схеме с непосредственной связью, является способность работать с большими токами и напряжениями, выдерживая при этом продолжительную нагрузку и импульсные воздействия.

 

Они имеют более высокий КПД (до 98%) по отношению к преобразователям на IGBT транзисторах (95 – 98%).

 

Преобразователи частоты на тиристорах в настоящее время занимают доминирующее положение в высоковольтном приводе в диапазоне мощностей от сотен киловатт и до десятков мегаватт с выходным напряжением 3 — 10 кВ и выше. Однако их цена на один кВт выходной мощности самая большая в классе высоковольтных преобразователей.

 

До недавнего прошлого преобразователи частоты на GTO составляли основную долю и в низковольтном частотно регулируемом приводе. Но с появлением IGBT транзисторов произошел «естественный отбор» и сегодня преобразователи на их базе общепризнанные лидеры в области низковольтного частотно регулируемого привода.

 

Тиристор является полууправляемым приборам: для его включения достаточно подать короткий импульс на управляющий вывод, но для выключения необходимо либо приложить к нему обратное напряжение, либо снизить коммутируемый ток до нуля. Для этого в тиристорном преобразователе частоты требуется сложная и громоздкая система управления.

 

Биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT отличают от тиристоров полная управляемость, простая не энергоемкая система управления, самая высокая рабочая частота.

 

Вследствие этого преобразователи частоты на IGBT позволяют расширить диапазон управления скорости вращения двигателя, повысить быстродействие привода в целом.

 

Для асинхронного электропривода с векторным управлением преобразователи на IGBT позволяют работать на низких скоростях без датчика обратной связи.

 

Применение IGBT с более высокой частотой переключения в совокупности с микропроцессорной системой управления в частотных преобразователях снижает уровень высших гармоник, характерных для тиристорных преобразователей. Как следствие меньшие добавочные потери в обмотках и магнитопроводе электродвигателя, уменьшение нагрева электрической машины, снижение пульсаций момента и исключение так называемого «шагания» ротора в области малых частот. Снижаются потери в трансформаторах, конденсаторных батареях, увеличивается их срок службы и изоляции проводов, уменьшаются количество ложных срабатываний устройств защиты и погрешности индукционных измерительных приборов.

 

Частотные преобразователи на транзисторах IGBT по сравнению с тиристорными преобразователями при одинаковой выходной мощности отличаются меньшими габаритами, массой, повышенной надежностью в силу модульного исполнения электронных ключей, лучшего теплоотвода с поверхности модуля и меньшего количества конструктивных элементов.

 

Они позволяют реализовать более полную защиту от бросков тока и от перенапряжения, что существенно снижает вероятность отказов и повреждений электропривода.

 

На настоящий момент низковольтные преобразователи на IGBT имеют более высокую цену на единицу выходной мощности, вследствие относительной сложности производства транзисторных модулей. Однако по соотношению цена/качество, исходя из перечисленных достоинств, они явно выигрывают у тиристорных, кроме того, на протяжении последних лет наблюдается неуклонное снижение цен на IGBT модули.

 

Главным препятствием на пути их использования в высоковольтном приводе с прямым преобразованием частоты и при мощностях выше 1 – 2 МВт на настоящий момент являются технологические ограничения. Увеличение коммутируемого напряжения и рабочего тока приводит к увеличению размеров транзисторного модуля, а также требует более эффективного отвода тепла от кремниевого кристалла.

 

Новые технологии производства биполярных транзисторов направлены на преодоление этих ограничений, и перспективность применения IGBT очень высока также и в высоковольтном приводе. В настоящее время IGBT транзисторы применяются в высоковольтных преобразователях в виде последовательно соединенных нескольких единичных модулей.

 

Структура и принцип работы низковольтного преобразователя частоты на IGBT транзисторах

Типовая схема низковольтного преобразователя частоты представлена на рис. 7. В нижней части рисунка изображены графики напряжений и токов на выходе каждого элемента инвертора.

 

Переменное напряжение питающей сети (uвх.)с постоянной амплитудой и частотой (U вх = const, f вх = const) поступает на управляемый или неуправляемый выпрямитель (1).

 

Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения (uвыпр.) используется фильтр (2). Выпрямитель и емкостный фильтр (2) образуют звено постоянного тока.

 

С выхода фильтра постоянное напряжение u d поступает на вход автономного импульсного инвертора (3).

 

Автономный инвертор современных низковольтных преобразователей, как было отмечено, выполняется на основе силовых биполярных транзисторов с изолированным затвором IGBT. На рассматриваемом рисунке изображена схема преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения как получившая наибольшее распространение.

 

 

В инверторе осуществляется преобразование постоянного напряжения ud в трехфазное (или однофазное) импульсное напряжение u и изменяемой амплитуды и частоты. По сигналам системы управления каждая обмотка электрического двигателя подсоединяется через соответствующие силовые транзисторы инвертора к положительному и отрицательному полюсам звена постоянного тока. Длительность подключения каждой обмотки в пределах периода следования импульсов модулируется по синусоидальному закону. Наибольшая ширина импульсов обеспечивается в середине полупериода, а к началу и концу полупериода уменьшается. Таким образом, система управления обеспечивает широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) напряжения, прикладываемого к обмоткам двигателя.Амплитуда и частота напряжения определяются параметрами модулирующей синусоидальной функции.

 

При высокой несущей частоте ШИМ (2 … 15 кГц) обмотки двигателя вследствие их высокой индуктивности работают как фильтр. Поэтому в них протекают практически синусоидальные токи.

 

В схемах преобразователей с управляемым выпрямителем (1) изменение амплитуды напряжения uи может достигаться регулированием величины постоянного напряжения ud, а изменение частоты – режимом работы инвертора.

 

При необходимости на выходе автономного инвертора устанавливается фильтр (4) для сглаживания пульсаций тока. (В схемах преобразователей на IGBT в силу низкого уровня высших гармоник в выходном напряжении потребность в фильтре практически отсутствует.)

 

Таким образом, на выходе преобразователя частоты формируется трехфазное (или однофазное) переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды (вых = var, f вых = var).

 

---

Сделать заказ на частотный преобразователь

Частотные преобразователи для промышленных электродвигателей, частотные регуляторы для насосов и вентиляторов

Частотные преобразователи и устройства плавного пуска для асинхронного электродвигателя это высокотехнологичное оборудование, позволяющее не только экономить электроэнергию и снижать нагрузку на оборудование и электрические сети вашего производства, а так же значительно снизить нагрузку на всю электрическую сеть нашей страны.

Наша компания относительно недавно на рынке регулируемого электропривода, но на протяжении этого времени зарекомендовала себя как надежный и качественный поставщик, о чем свидетельствуют отзывы наших партнеров, о которых есть информация на нашем сайте. Это конечно не все кто приобрел наше оборудование, по Вашему запросу мы готовы предоставить любые имеющиеся рекомендации. В производстве нашего оборудования используются комплектующие ведущих мировых производителей электронных компонентов и модулей, проверенных временем и тяжелыми условиями эксплуатации. Мы осуществляем модульную сборку своих приборов в России.

В распоряжении ООО «Лидер» имеется штат квалифицированных специалистов, а так же оборудование позволяющее тестировать преобразователи частоты и устройства плавного пуска в различных режимах, что позволяет гарантировать их надежность и работоспособность перед отгрузкой конечному потребителю. В настоящее время очень много предложений на рынке аналогичной продукции, может быть и по более привлекательной цене, но как показывает практика низкая цена, не всегда гарантирует заявленное качество оборудования и сервисного обслуживания. Мы не навязываем собственный продукт! Мы рекомендуем покупать продукцию ООО «Лидер». Конечный выбор за Вами!

Ниже представлены три линейки частотных преобразователей, каждая из которых содержит в себе весь спектр мощностей от 0,75 кВт до 630 кВт.

Серия А300 — для общепромышленной нагрузки

Общепромышленная серия преобразователей частоты подходит для оборудования с тяжелым пуском и высокой нагрузкой (станки, экструдеры, куттеры, компрессоры, конвейеры, погружные насосы и мн. др.). Преобразователь частоты с высокоточным пусковым моментом при низких скоростях (пусковой вращающий момент: 0.5Hz/150% (векторное управление), 1Hz/150% (U/f)), встроенным ПИД-регулятором (см. инструкцию по настройке), функции полной защиты двигателя с возможностью изменять параметры настройки, съемным выносным пультом управления, повышенным перегрузочным моментом до 200%, автоматическим подъемом крутящего момента, функцией коррекции скольжения, автоматическим регулированием напряжения (AVR) и встроенным интерфейсом RS-485.

Преобразователь частоты серии А300 имеет съемный пульт управления и может использоваться удаленно, до 60 метров от частотного преобразователя по витой паре без переходников и дополнительных модулей, усилителей сигнала.

Серия В600 — для вентиляторной нагрузки (Снят с производства)

Специальная вентиляторная серия преобразователей частоты предназначена для управления электродвигателями насосов, вентиляторов, дымососов и прочего оборудования. Инвертор имеет высокоточный пусковой момент при низких скоростях, встроенный ПИД-регулятор, функции полной защиты двигателя с возможностью изменять параметры настройки, перегрузочный момент до 180%, автоматический подъем крутящего момента, функцию коррекции скольжения, съемный выносной пульт управления, автоматическое регулирование напряжения (AVR) и встроенный интерфейс RS-485 (протокол Modbus-RTU)

В частотных преобразователях серии В600 мощностью от 18. 5 кВт установлен двухстрочный пульт управления, который позволяет отслеживать два параметра одновременно.

Серия B601 - для вентиляторной нагрузки

Улучшенная серия для управления электродвигателями насосов, вентиляторов, дымососов и прочего оборудования. Инвертор имеет высокоточный пусковой момент при низких скоростях, Векторное управление, встроенный ПИД-регулятор, функции полной защиты двигателя с возможностью изменять параметры настройки, перегрузочный момент до 160%-1с, автоматический подъем крутящего момента, функцию коррекции скольжения, несущая частота 1-16 кГц, выходная частота 0-600Гц, съемный выносной пульт управления, автоматическое регулирование напряжения (AVR) и встроенный интерфейс RS-485 (протокол Modbus-RTU)

Серия B60 mini (Снят с производства)

Серия Мини используется для регулирования приводов с асинхронным электродвигателем, предназначена для управления приводами насосов, вентиляторов, лентопротяжных машин, транспортёров миксеров и т. д - для использования в системах малой автоматизации.

Преобразователи частоты | INSTART

Данная политика конфиденциальности относится к сайту под доменным именем instart-info.ru. Эта страница содержит сведения о том, какую информацию мы (администрация сайта) или третьи лица могут получать, когда вы пользуетесь нашим сайтом.

Данные, собираемые при посещении сайта

Персональные данные

Персональные данные при посещении сайта передаются пользователем добровольно, к ним могут относиться: имя, фамилия, отчество, номера телефонов, адреса электронной почты, адреса для доставки товаров или оказания услуг, реквизиты компании, которую представляет пользователь, должность в компании, которую представляет пользователь, аккаунты в социальных сетях; поля форм могут запрашивать и иные данные.

Эти данные собираются в целях оказания услуг или продажи товаров, связи с пользователем или иной активности пользователя на сайте, а также, чтобы отправлять пользователям информацию, которую они согласились получать.

Мы не проверяем достоверность оставляемых данных, однако не гарантируем качественного исполнения заказов или обратной связи с нами при некорректных данных.

Данные собираются имеющимися на сайте формами для заполнения (например, регистрации, оформления заказа, подписки, оставления отзыва, обратной связи и иными).

Формы, установленные на сайте, могут передавать данные как напрямую на сайт, так и на сайты сторонних организаций (скрипты сервисов сторонних организаций).

Также данные могут собираться через технологию cookies (куки) как непосредственно сайтом, так и скриптами сервисов сторонних организаций. Эти данные собираются автоматически, отправку этих данных можно запретить, отключив cookies (куки) в браузере, в котором открывается сайт.

Не персональные данные

Кроме персональных данных при посещении сайта собираются не персональные данные, их сбор происходит автоматически веб-сервером, на котором расположен сайт, средствами CMS (системы управления сайтом), скриптами сторонних организаций, установленными на сайте. К данным, собираемым автоматически, относятся: IP адрес и страна его регистрации, имя домена, с которого вы к нам пришли, переходы посетителей с одной страницы сайта на другую, информация, которую ваш браузер предоставляет добровольно при посещении сайта, cookies (куки), фиксируются посещения, иные данные, собираемые счетчиками аналитики сторонних организаций, установленными на сайте.

Эти данные носят неперсонифицированный характер и направлены на улучшение обслуживания клиентов, улучшения удобства использования сайта, анализа посещаемости.

Предоставление данных третьим лицам

Мы не раскрываем личную информацию пользователей компаниям, организациям и частным лицам, не связанным с нами. Исключение составляют случаи, перечисленные ниже.

Данные пользователей в общем доступе

Персональные данные пользователя могут публиковаться в общем доступе в соответствии с функционалом сайта, например, при оставлении отзывов, может публиковаться указанное пользователем имя, такая активность на сайте является добровольной, и пользователь своими действиями дает согласие на такую публикацию.

По требованию закона

Информация может быть раскрыта в целях воспрепятствования мошенничеству или иным противоправным действиям; по требованию законодательства и в иных случаях, предусмотренных законом.

Для оказания услуг, выполнения обязательств

Пользователь соглашается с тем, что персональная информация может быть передана третьим лицам в целях оказания заказанных на сайте услуг, выполнении иных обязательств перед пользователем. К таким лицам, например, относятся курьерская служба, почтовые службы, службы грузоперевозок и иные.

Сервисам сторонних организаций, установленным на сайте

На сайте могут быть установлены формы, собирающие персональную информацию других организаций, в этом случае сбор, хранение и защита персональной информации пользователя осуществляется сторонними организациями в соответствии с их политикой конфиденциальности.

Сбор, хранение и защита полученной от сторонней организации информации осуществляется в соответствии с настоящей политикой конфиденциальности.

Как мы защищаем вашу информацию

Мы принимаем соответствующие меры безопасности по сбору, хранению и обработке собранных данных для защиты их от несанкционированного доступа, изменения, раскрытия или уничтожения, ограничиваем нашим сотрудникам, подрядчикам и агентам доступ к персональным данным, постоянно совершенствуем способы сбора, хранения и обработки данных, включая физические меры безопасности, для противодействия несанкционированному доступу к нашим системам.

Ваше согласие с этими условиями

Используя этот сайт, вы выражаете свое согласие с этой политикой конфиденциальности. Если вы не согласны с этой политикой, пожалуйста, не используйте наш сайт. Ваше дальнейшее использование сайта после внесения изменений в настоящую политику будет рассматриваться как ваше согласие с этими изменениями.

Отказ от ответственности

Политика конфиденциальности не распространяется ни на какие другие сайты и не применима к веб-сайтам третьих лиц, которые могут содержать упоминание о нашем сайте и с которых могут делаться ссылки на сайт, а также ссылки с этого сайта на другие сайты сети Интернет. Мы не несем ответственности за действия других веб-сайтов.

Изменения в политике конфиденциальности

Мы имеем право по своему усмотрению обновлять данную политику конфиденциальности в любое время. В этом случае мы опубликуем уведомление на главной странице нашего сайта. Мы рекомендуем пользователям регулярно проверять эту страницу для того, чтобы быть в курсе любых изменений о том, как мы защищаем информацию пользователях, которую мы собираем. Используя сайт, вы соглашаетесь с принятием на себя ответственности за периодическое ознакомление с политикой конфиденциальности и изменениями в ней.

Как с нами связаться

Если у вас есть какие-либо вопросы о политике конфиденциальности, использованию сайта или иным вопросам, связанным с сайтом, свяжитесь с нами:

8 800 222 00 21

[email protected]

Частотный преобразователь

27.05.2019

Частотный преобразователь напряжения — это электрический прибор, служащий для преобразования напряжения и частоты переменного тока в напряжение с заданной амплитудой и частотой. Он также способен преобразовывать постоянное напряжение в переменное с заданными характеристиками.

Частотные преобразователь Toshiba

Для чего нужен частотный преобразователь?

Этот вопрос задают множество людей, которым впервые понадобилось подключить трехфазный двигатель насоса или вентилятора. Конечно, любой электродвигатель можно напрямую подключить к сети переменного тока через соответствующую защитную аппаратуру (моторный автоматический выключатель или контактор с тепловым реле).

Насос водяной Канальный вентилятор

Рассмотрим процессы, происходящие в электродвигателе в момент прямого пуска с помощью автоматического выключателя или кнопки включения контактора на примере обычного трехфазного асинхронного двигателя.

На статорные обмотки электродвигателя подается переменное напряжение, которое генерирует соответствующее электромагнитное поле этих обмоток. Это поле, направленное в сторону ротора, в свою очередь заставляет генерироваться электрический ток в короткозамкнутых витках ротора. Затем ток в обмотках ротора генерирует ответное магнитное поле, которое и приводит к движению ротора относительно статора. Все эти процессы, возникающие в момент пуска, называются процессом намагничивания статора и ротора.

Асинхронный электрический двигатель

Трехфазный электродвигатель сам по себе не нужен: на его валу обязательно присутствует нагрузка (самая простая — в виде лопастей вентилятора). В ситуации с нагруженным конвейером всё сложнее.  Тем не менее, у этой нагрузки есть момент инерции – момент, который необходимо преодолеть двигателю для запуска вращения вала. Таким образом, все эти электромагнитные и механические силы в момент пуска напрямую соотносятся с обычным пусковым током двигателя. Как несложно догадаться, этот ток будет в несколько раз (2-7) больше номинального тока двигателя, который получится в установившемся режиме работы.

---

Скорость вращения электродвигателя или число оборотов в минуту

Скорость вращения вала как асинхронных, так и синхронных электродвигателей определяется частотой вращения магнитного поля статора. Магнитное поле вращается соответственно подаваемому на обмотки статора переменному току по трем фазам. Именно это «вращение» электрического тока в статоре приводит к вращающемуся магнитному полю и определяется по формуле:

n = (60 • f / p) • (1 — s)

где n – номинальное число оборотов вала асинхронного электродвигателя, p – число пар полюсов (см. на паспортной табличке), s – скольжение (разность скоростей поля ротора и поля статора), f – частота переменного тока (например, 50 Гц). Число пар полюсов статора зависит от конструкции катушек статора. Скольжение зависит от нагрузки на валу электродвигателя. Таким образом, подключив электродвигатель к сети переменного тока, мы получим вращение с постоянной скоростью.

Зачем нужно регулировать скорость и как это делается?

Заданное в паспортной табличке число оборотов двигателя на 1 минуту не всегда устраивает потребителя. Иногда скорость механизма хочется уменьшить, а давление в трубе наоборот поднять. Возникает потребность в изменении частоты вращения вала электродвигателя. Как видно из формулы выше, наиболее простой способ изменения частоты вращения вала электродвигателя –изменить частоту переменного тока f.

Шильдик электродвигателя EQPIII Toshiba

---

Принцип работы частотного преобразователя

Вот тут и приходит на помощь частотный преобразователь, иначе говоря ЧРП (частотно-регулируемый привод). Он, как говорилось в самом начале, позволяет задавать на своем выходе заданные в настройках амплитуду напряжения и частоту переменного тока.

Частота вы выходе может регулироваться в диапазоне 0.01 — 590 Гц если брать инверторы серии AS3 Toshiba. Для серии S15 Toshiba диапазон регулирования находится в пределах 0.01 — 500 Гц. Для серии nC3E Toshiba диапазон регулирования находится в пределах 0.01 — 400 Гц. Это объясняется функциональным назначением разных серий ПЧ.

Напряжение на выходе может изменяться в диапазоне от 0 В до напряжения питания ПЧ, т.е. текущего напряжения на входе частотного преобразователя. Это свойство можно использовать для получения нужного выходного напряжения и частоты, что ценно, например, для испытания стендового оборудования. Правда для этого придется использовать специальный выходной синусный фильтр, чтобы получить чистые синусоидальное напряжение и ток.

С частотой все понятно, но зачем нужно изменять напряжение?

Дело в том, что для поддержания определенного магнитного поля в обмотках статора требуется изменять не только частоту, но и напряжение. Получается, что частота должна соответствовать определенному напряжению. Этот называется законом скалярного управления U/f (V/f), где U или V — напряжение.

Также существует закон векторного регулирования. Векторное регулирование используется для оборудования, где требуется поддерживать необходимый крутящий момент на валу при низких скоростях электродвигателя, высокое быстродействие и точность регулирования частоты вращения. Векторное управление представляет собой математический аппарат в «мозге» частотного преобразователя, который позволяет точно определять угол поворота ротора по токам фаз двигателя.

Использование частотника позволяет убрать большой пусковой ток, достигая таким образом значительного экономического эффекта при частых пусках и остановках электродвигателя.

Схема частотного преобразователя

Ниже представлена типовая схема частотного преобразователя. Входное сетевое трехфазное или однофазное напряжение подается через опциональный входной фильтр на клеммы диодного моста. Неуправляемый диодный (или управляемый тиристорный) мост преобразует переменное напряжение сети в постоянное пульсирующее напряжение. Для фильтрации пульсаций служит звено постоянного тока из одного или нескольких конденсаторов C.

Схема преобразователя частоты

Напряжение в звене постоянного тока после выпрямления трехфазного напряжения будет равно согласно формуле: 380*1,35 = 513 В.

Дроссель DCL в звене постоянного тока позволяет дополнительно сгладить пульсации напряжения после диодного моста и выполняет функции снижения гармоник выпрямителя, инжектируемых в питающую сеть.

Транзисторы T1-T6 инвертора с помощью специального алгоритма системы управления генерируют на клеммы электродвигателя 3 пакета импульсов, разнесенных по трем фазам на 120 градусов во времени. Ни рисунке ниже показана только одна фаза: пачка выходных импульсов широтно-импульсной модуляции (ШИМ), проходя через обмотку электродвигателя, сгладится до формы, напоминающей синусоиду. Частота импульсов ШИМ (опорная частота) в промышленных преобразователях обычно составляет 3-4 кГц, но для ПЧ малой мощности может доходить до 16 кГц. Чем выше частоты ШИМ, тем будет меньше гармонических искажений «синусоиды» на выходе инвертора. Но при этом возрастают тепловые потери на силовых транзисторах, что уменьшает КПД. В ПЧ Toshiba величину частоты можно изменять, регулируя таким образом тепловые потери.

ШИМ инвертора

Выходное напряжение частотного преобразователя будет всегда ниже входного сетевого напряжения. Это связано с потерями в силовом модуле и алгоритме получения ШИМ импульсов.

Между частотным преобразователем и электродвигателем можно установить дополнительный фильтр, позволяющий значительно улучшить форму выходного напряжения после частотника. Это необходимо для того, чтобы импульсы ШИМ не разрушали изоляцию обмоток двигателя и не вызывали перенапряжения на конце длинного кабеля. Подробнее о выходных фильтрах.

Тормозной прерыватель (Brake Chopper)

На схеме частотного преобразователя можно заметить еще один транзисторный ключ T7. Его назначение — сброс энергии звена постоянного тока при значительном превышении напряжения на конденсаторах. Перенапряжение возникает в том случае, когда частота вращения вала электродвигателя превышает частоту тока на клеммах электродвигателя (например, при торможении). Это часто встречается на кранах или крупных вентиляторах, когда невозможно быстро затормозить вращение.

При наступления события превышения напряжения DC, этот транзисторный ключ T7 замыкается, передавая энергию звена постоянного тока на тормозной резистор. Конечно, резистор при этом может очень сильно нагреться и даже разрушится, но при этом не пострадает наиболее дорогое оборудование — частотный преобразователь.

Тормозной резистор является опциональным оборудованием и подключается к специальным клеммам преобразователя частоты.

КПД частотного преобразователя

Такие важные параметры как КПД частотника и производительность воздушного потока для его охлаждения можно посмотреть в соответствующем столбце следующей таблицы на примере серии VF-AS3 TOSHIBA.

Питающая сеть	Допустимая мощность двигателя (kW)	Типоразмер частотника	Размер корпуса	КПД	Мощность тепловыделения на радиаторе охлаждения (Вт) *1	Мощность тепловыделения передней части инвертора (Вт) *1	Требуемое значение потока воздушного охлаждения (м³/мин)	Площадь стенок закрытой стальной оболочки без вентиляции (м²)
3-фазы 380/480 В	0. 75	VFAS3-4004PC	A1	0,89	56	26	0.32	1.13
	1.5	VFAS3-4007PC	A1	0,93	79	28	0.45	1.58
	2.2	VFAS3-4015PC	A1	0,94	100	30	0.57	2.00
	4.0	VFAS3-4022PC	A1	0,96	140	33	0.79	2.80
	5.5	VFAS3-4037PC	A1	0,96	192	37	1.09	3.83
	7.5	VFAS3-4055PC	A2	0,96	233	45	1.32	4.66
	11	VFAS3-4075PC	A2	0,97	323	53	1. 84	6.47
	15	VFAS3-4110PC	A3	0,97	455	62	2.58	9.10
	18.5	VFAS3-4150PC	A3	0,97	557	70	3.16	11.14
	22	VFAS3-4185PC	A3	0,97	603	71	3.42	12.06
	30	VFAS3-4220PC	A4	0,97	770	94	4.37	15.40
	37	VFAS3-4300PC	A4	0,97	939	107	5.33	18.78
	45	VFAS3-4370PC	A4	0,97	1101	123	6.25	22.02
	55	VFAS3-4450PC	A5	0,98	1094	132	6. 21	21.88
	75	VFAS3-4550PC	A5	0,98	1589	175	9.02	31.78
	90	VFAS3-4750PC	A5	0,98	1827	199	10.37	36.54
	110	VFAS3-4900PC	A6	0,97	2920	309	16.58	58.40
	132	VFAS3-4110KPC	A6	0,97	3457	358	19.62	69.13
	160	VFAS3-4132KPC	A6	0,97	4013	405	22.78	80.26
	220	VFAS3-4160KPC	A7	0,97	5404	452	30.68	108.08
	250	VFAS3-4220KPC	A8	0,97	6279	606	35. 64	125.58
	280	VFAS3-4250KPC	A8	0,97	6743	769	38.28	134.86
	315	VFAS3-4280KPC	A8	0,97	7749	769	43.99	154.98

*1) В таблице приведены данные для нормального (не тяжелого) режима работы преобразователя частоты.

---

Области применения и экономический эффект использования частотных преобразователей

Сферы применения преобразователей частоты

• Краны и грузоподъемные машины
  Крановые двигатели работают в старт-стопном режиме и переменной нагрузке. Применение частотных преобразователей позволяет убрать рывки и раскачивание груза при пусках и стопах. Также обеспечивается остановка крана точно в требуемом месте. При этом снижается нагрев электродвигателей и максимальный пусковой момент.
• Привод нагнетательных вентиляторов в котельных и дымососах
  Общее управление с плавной регулировкой дутьевых и вытяжных вентиляторов позволяет автоматизировать процесс горения и обеспечить максимальный КПД котельных агрегатов.
• Транспортеры, прокатные станы, конвейеры, лифты
  Частотник позволяет регулировать скорость перемещения транспортного оборудования без рывков и ударов. Это увеличивает срок службы механических узлов и позволяет экономить электроэнергию на старт-стопных режимах по сравнению с прямым пуском.
• Насосные агрегаты и вентиляторы
  Благодаря встроенным ПИД-регуляторам, частотники позволяют обойтись без задвижек и вентилей, регулирующих давление и расход. Также значительно увеличивается общий КПД линии водо- или воздухоподачи.
• Перемоточные и намоточные станки
  Современные частотные приводы Toshiba содержат 2 встроенных ПИД-регулятора: контроля скорости намотки и контроля позиции в регуляторе натяжения. Таким образом можно обойтись без использования внешнего контроллера для управления скоростью и натяжением перемоточного станка.
• Электродвигатели станков с ЧПУ и поворотных механизмов
  Использование частотника вместо коробки передач позволяет плавно увеличивать или уменьшать частоту вращения рабочего органа станка, осуществлять реверс. Встроенное в серию AS3 Toshiba управление несколькими режимами точного позиционирования может быть использовано для построения системы управления без использования контроллера. Таким образом, ПЧ широко используются для станков с ЧПУ и высокоточного промышленного оборудования.
• Испытательные стенды
  В связи с тем, что ПЧ способен регулировать частоту и напряжение на своем выходе, то это можно использоваться для питания разного рода стендовой аппаратуры. Правда, для этого придется после ПЧ установить синусный фильтр для получения синусоидального выходного напряжения. Это позволит подавать на испытуемое оборудование широкий диапазон частот и напряжений.

Преимущества частотных преобразователей

• Экономия электроэнергии
  Использование ПЧ позволяет уменьшить пусковые токи и оптимизировать потребляемую мощность благодаря встроенным алгоритмам управления.
• Увеличение срока службы электрического оборудования и механизмов
  Плавный пуск и регулировка скорости вращения момента на валу позволяют увеличить межсервисный интервал механизма и увеличить срок эксплуатации электродвигателей.
  Появляется возможность отказаться от редукторов, дросселирующих задвижек для регулирования потока, электромагнитных тормозов и прочей регулирующей аппаратуры, снижающей надежность и увеличивающей энергопотребление оборудования.
• Отсутствие необходимости проводить техническое обслуживание
  Частотники не нуждающихся в регулярной чистке и смазке, как например, задвижки и редукторы.
• Возможность удаленного управления и контроля параметров частотного преобразователя и подключенных к нему датчиков
  В частотниках Toshiba реализована возможность подключения удаленных устройств телеметрии и телемеханики. Это позволяет ПЧ встраиваться в системы автоматизации.
• Широкий диапазон мощностей и типов двигателей
  Линейка ПЧ может применяться для двигателей мощностью от 100 Вт и до нескольких МВт, как на асинхронные, так и на синхронные электродвигатели.
• Защита электродвигателя от аварий и перегрузок
  Частотные преобразователи содержат в себе защиту от перегрузок, коротких замыканий, обрыва фаз. Функции перезапуска при возобновлении подачи электроэнергии позволяют автоматически запускать двигатель.
• Множество функциональных настроек приводов Toshiba
  Можно перечислить следующие востребованные функции ПЧ:
  • Автозапуск/перезапуск ПЧ при появлении напряжения питания
  • Возможность включения трехфазного частотника в однофазную сеть питания при определенном конфигурировании параметров
  • Множество тонких настроек для работы с подъемно-транспортным, насосным оборудованием, станками
  • Сохранение истории аварийных отключений
  • Встроенный функционал защиты двигателя от перегрева
  • Возможность работы с множеством протоколов связи
  • ПИД-регуляторы для различных областей применения
  • Работа на множестве предустановленных скоростях
  • Толчковая работа двигателя для сложного старта
  • Автоподхват вращающегося двигателя
  • Линейное, S-образное, 5-точечное задание разгона.
  • Пропуск проблемных частот (для насосного оборудования)
  • Широкий диапазон частот работы 0-400/500 Гц
  • Ручное задание диапазона частот работы электродвигателя
  • Легкий перенос настроек с одного частотника на другой
  • Работа с асинхронными и синхронными электродвигателями
  • Возможность трассировки работы преобразователя частоты для нахождения причины возникновения аварии или предупреждения
  • Траверс-контроль для текстильных машин
  • Защита от повышенного или пониженного момента (тока) двигателя
• Замена двигателей постоянного тока
  Ранее для регулирования момента и скорости вращения часто использовались двигатели постоянного тока, скорость вращения которых пропорциональна поданному напряжению. Их стоимость существенно дороже асинхронных двигателей и они подключаются с помощью дорогостоящих промышленных выпрямителей. Замена двигателей постоянного тока на асинхронные двигатели с частотным регулированием существенно уменьшает стоимость решения.

Внедрение частотных преобразователей дает значительный экономический эффект. Снижение затрат достигается за счет сокращения потребления электроэнергии, расходов на ремонт и техническое обслуживание электродвигателей и оборудования. Появляется возможность использования более дешевых асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, а также сокращения других производственных издержек. Средний срок окупаемости частотных преобразователей составляет от 3-х месяцев до 3-х лет.

---

Частотные преобразователи Toshiba

Компания СПИК СЗМА как единственный официальный дилер Toshiba в России и СНГ предлагает купить частотные преобразователи серии VF-AS3 для решения задач регулирования скорости электродвигателя. Вы получаете максимально качественную техническую поддержку и гарантию долгой работы преобразователя частоты. 

Высоковольтные преобразователи частоты ВПЧ

Выше рассмотрены низковольтные частотные преобразователи. Но также существует множество вариантов высоковольтных преобразователей частоты. Компания СПИК СЗМА является дистрибьютором ПЧ среднего напряжения TMEIC.

Высоковольтные преобразователи частоты MVe2

Частотный преобразователь (регулятор) для вентилятора

Описание

Частотный преобразователь вентилятора – это устройство, которое служит для плавного регулирования производительности (расхода воздуха) 3-х фазных вентиляторов путем изменения подаваемой на двигатель частоты и напряжения. Предлагаемые нашей компанией преобразователи частоты вентилятора производятся на заводах Западной Европы. Они рассчитаны на двигатели мощностью до 45 кВт. Мы гарантируем 100% совместимость с любыми 3-х фазными вентиляторами.Частотный преобразователи для вентилятора имеются в наличии на складе. Мы предоставляем минимальные цены и осуществляем доставку.

Принцип действия

Принцип действия частотного преобразователя для вентилятора заключается в питании двигателя переменным напряжением с меняющимися при этом по мере необходимости, значениями амплитуды и частоты тока. В то же время поддержка пропорции напряжение/частота остаются на постоянном уровне. Воспроизведение переменного напряжения происходит за счет силовому преобразователя электронного типа.

Принцип работы преобразователь частоты вентилятора подразумевает использование так называемой широтно-импульсной модуляции. Этот принцип предполагает подачу частотным регулятором скорости вращения вентилятора импульсного напряжения на обмотки электродвигателя вентилятора с амплитудой эквивалентной напряжению, полученному от выпрямителя. При частотном регулировании вентиляторов импульсы модулированы по ширине и генерируют напряжение переменного тока с переменной амплитудой. Наглядным примером могут считаться кривые межфазного напряжения и силы тока в одной обмотке электродвигателя при соединении обмоток по схеме «треугольник».

Основные элементы

Частотный регулятор скорости вентилятора имеет в своем составе следующие компоненты:

• Мостовой выпрямитель на одну или три фазы, он имеет конденсатор на выходе и является источником постоянного напряжения частотного привода вентилятора.
• Мостовой инвертор, который питается напряжением постоянной величины с помощью широтно-импульсного метода модуляции, служит для создания напряжения переменного тока с изменяемой амплитудой и частотой
• Модуль управления, который подает сигналы проводимости на инверто, т. е. осуществляет частотное управление вентилятором. Они зависят от сигналов, передаваемых оператором и сведений о результатах измерений электрических величин (сетевое напряжение, нагрузочный ток двигателя).

Производство

Наша компания производит широкий спектр оборудования для вентиляции и кондиционирования.

Доставка оборудования

Служба логистики опертивно доставит оборудование до вашего объекта, склада или до терминала транспортной компании.

Монтажный отдел

Cпециалисы монтажного отдела сделают монтаж и пуско-наладку системы вентиляции и кондиционирования "под ключ"

Сервисная служба

Cпециалисы сервисного отдела осуществляют плановое обслуживание оборудования, а также его гарантийный и постгарантийный ремонт

Персональный менеджер

Обратившись к нам, Вы будете закреплены за одним менеджером, который будет сопровождать Вас на всех этапах работы.

Акции февраля 2021

В этом месяце на ряд продукции проходит сезонная акция. Цены снижены. Товары в наличии на складе.

9.1.2 Регулирование частоты | EBF 483: Введение в рынки электроэнергии

9.1.2 Регулирование частоты

До сих пор в этом уроке мы упоминали частоту системы несколько раз. Критически важно поддерживать частоту всей системы на уровне, близком к 60 Гц. Каждый генератор в большой энергосистеме должен вращаться с одинаковой скоростью, иначе сама система может стать нестабильной. В качестве аналогии представьте себе машину, едущую по прямой.Все колеса должны вращаться с одинаковой скоростью. Что произойдет, если одно колесо внезапно начнёт вращаться быстрее других? Что ж, если это одно колесо начнет вращаться немного быстрее, тогда остальная часть машины может приложить силу к этому колесу, чтобы заставить его замедлиться. Машина продолжала ехать прямо. Если это одно колесо начнет вращаться намного быстрее, автомобиль может выйти из-под контроля.

Та же логика применима и к электросетям. Если частота системы немного отклоняется от 60 Гц, тогда вращающиеся генераторы, естественно, будут оказывать большее усилие друг на друга, чтобы вернуть эту частоту к 60 Гц.Если отклонение действительно велико, то сетка сама по себе станет нестабильной. Регулирование частоты (или просто «регулирование» для краткости) - это инструмент, используемый операторами электросетей в тех случаях, когда частота системы становится слишком высокой или слишком низкой.

Чтобы понять, как частота может стать слишком высокой или слишком низкой, мы воспользуемся еще одной аналогией, которая показана на рисунках ниже. Думайте о электросети, как о ванной со смесителем и сливом. Уровень воды в ванне подобен частоте электросети.Если кран намного больше сливного, то уровень воды в ванне поднимется. Точно так же в энергосистеме, если предложение внезапно становится намного больше, чем спрос, тогда частота поднимается выше 60 Гц. Это может произойти, если произойдет внезапный всплеск предложения (например, если ветер внезапно усиливается, быстро увеличивая мощность ветра) или если есть внезапное падение спроса (например, все в США выключают свои телевизоры в конец Суперкубка).

Рисунок 9.2: Частота энергосистемы подобна воде, текущей в ванну и из нее. Чтобы уровень воды оставался постоянным, приток должен в точности равняться оттоку.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть подробное описание рисунка

Имеются три диаграммы в форме стаканов с входными (генерирующими) и выходными (нагрузочными) портами:

• На первой диаграмме входной поток равен выходному потоку, а частота стабильна на уровне 60 Гц.

• На второй диаграмме приток больше оттока, а частота возрастает примерно на 60 Гц.

• третья диаграмма, приток меньше оттока и частота падает ниже 60 Гц.

Источник: Джо Это, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли

Рисунок 9.3: Отклонения от частоты 60 Гц могут привести к корректирующим действиям, которые могут поставить под угрозу надежность электросети.

Источник: Джо Это, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли

Если слив больше крана, то происходит обратное - уровень воды в ванне упадет. В энергосистеме, если спрос начинает превышать предложение, то системная частота упадет ниже 60 Гц. Чаще всего это происходит при резком падении напряжения, например, когда большой генератор внезапно отключается от сети.

Как правило, операторам сети легче обрабатывать события с превышением частоты, чем с событиями с пониженной частотой. Если частота начинает превышать 60 Гц, это обычно происходит медленно, и операторы сети могут отреагировать, уменьшив выходную мощность некоторых генераторов. Однако события с пониженной частотой могут быть более серьезными, поскольку они часто бывают неожиданными и включают потерю большого источника электроэнергии.Когда это происходит, восстановление частоты системы до 60 Гц включает три фазы, которые в совокупности известны как «управление частотой». Эти три фазы проиллюстрированы на рисунке ниже и могут быть резюмированы следующим образом:

• Контроль первичной частоты запускается автоматически, без вмешательства человека, сразу после события понижения частоты. Генераторы, оснащенные датчиками частоты, автоматически регулируют свою мощность.
• Вторичная регулировка частоты срабатывает в течение десятков секунд, также автоматически, если событие пониженной частоты не устраняется само.Вторичное регулирование частоты иногда называют автоматическим управлением генерацией (АРУ).
• Третичное регулирование частоты срабатывает в течение нескольких минут, если событие пониженной частоты не устраняется посредством первичных или вторичных механизмов контроля частоты. Третичное регулирование частоты обычно предполагает, что оператор энергосистемы вручную регулирует режим работы некоторых электростанций.

Рисунок 9.4: Внезапное падение частоты системы вызывает автоматический отклик для корректировки частоты, за которым следует ручное вмешательство операторов энергосистемы.Дополнительные услуги предоставляют эти ответы.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть подробное описание рисунка

На схеме показаны две картинки:

• Первый - это график, показывающий внезапное падение частоты на графике. Частота отложена по оси ординат, а время - по оси абсцисс. На графике частота падает до 59,90 Гц между 0 и 8 секундами. Это называется периодом ареста. Между 8 и 21 секундой происходит период отскока, когда система поднимается примерно до 59.94 Гц на графике. Через 21 секунду система перейдет в период восстановления. Системная частота начинает постепенно увеличиваться с 59,94 Гц через 30 секунд, но после начального падения требуется около десяти минут, чтобы вернуться к начальной частоте 60 Гц.

• Второй - это график мощности по оси Y и времени по оси X, показывающий, какие элементы управления используются, когда происходит провал мощности. Первичная регулировка частоты происходит сразу через 10 минут и использует мощность по колоколообразной кривой.Первичное регулирование частоты - это характеристика регулятора и частотно-зависимая характеристика спроса. Затем срабатывает вторичный регулятор частоты. Он включается примерно через 10 секунд, но не начинает потреблять много энергии примерно через 30 секунд. Затем она увеличивается примерно до 10 минут, после чего начинает снижаться. Secondary Frequency Control - это генераторы на автоматическом управлении генерацией. Последним элементом управления является третичный регулятор частоты, мощность которого постепенно увеличивается через десять минут и выравнивается при произвольной мощности около 25 минут.Третичное регулирование частоты осуществляется генераторами по диспетчерской.

Источник: Джо Это, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли

Услуга, которую мы называем «регулирование частоты», обычно запускается через несколько минут после события отклонения частоты, после того, как сработало вторичное регулирование частоты. В областях, где была проведена реструктуризация коммунального сектора и созданы конкурентные рынки, регулирование частоты обычно обеспечивается системой. операторов посредством аукциона, аналогичного аукциону на сутки вперед и рынку энергии в реальном времени.Оператор рынка (например, PJM) объявляет, какая мощность регулирования частоты необходима, а производители представляют предложения, чтобы иметь возможность обеспечить такое регулирование частоты. Это устанавливает отдельную цену за регулирование частоты.

На большинстве рынков электроэнергии предложение регулирования частоты сетевому оператору означает, что производитель готов увеличить или уменьшить мощность (известное как «регулирование вверх» и «регулирование вниз») на определенную величину. (Рынок ERCOT в Техасе работает немного иначе, где есть отдельные рынки для регулирования вверх и регулирования вниз.) Это означает, что генератор, в то же время, снимает мощность с рынка энергии на сутки вперед / в реальном времени и берет на себя обязательство производить некоторое количество энергии. Например, предположим, что генератор мощностью 100 МВт предлагал регулирующему рынку 5 МВт мощности. Это означает, что генератор готов снизить мощность на 5 МВт при необходимости и увеличить мощность на 5 МВт при необходимости. Таким образом, генератор не может предложить более 95 МВт своей мощности на рынке энергии на сутки вперед / в реальном времени и должен будет убедиться, что не менее 5 МВт было разрешено на рынке энергии на сутки вперед / в реальном времени.

Плата за регулирование состоит из двух компонентов. Во-первых, производителям платят за мощность, которую они выделяют для регулирования. Иногда это называют ценой «мощности» и принимают единицы в долларах за МВт мощности. Во-вторых, когда генератор вызывается для увеличения или уменьшения выходной мощности в ответ на событие отклонения частоты, он оплачивается за энергию, которая производится или не производится. Иногда это называется платой за «производительность» и часто устанавливается равной цене энергии в реальном времени (так что требуется единица измерения в долларах за МВтч).

Для примера возьмем тот же генератор, обеспечивающий 5 МВт регулирования. Цена возможности регулирования составляет 5 долларов за МВт. Генератор направлен на производство 50 МВтч энергии на рынке в реальном времени по цене 10 долларов за МВтч. Из-за отклонения частоты генератор просят произвести дополнительные 2 МВт мощности в течение 10 минут. Общий доход генератора за этот час составит:

• Выручка на рынке энергии: 50 МВтч * 10 долларов США / МВтч = 500 долларов США
• Регулируемая мощность: 5 МВт * 5 долларов США / МВт = 25 долларов США
• Характеристики регулирования: 2 МВт * (1/6 часа) * 10 долларов США / МВтч = 3 доллара США. 33
• Общая выручка: 528,33 долл. США

Динамический регулятор частоты - Power Systems & Controls

СЕРИИ DFR

DFR Power Systems & Controls серии - это динамический регулятор частоты , разработанный для сред с отклонениями частоты. Оборудование, построенное сегодня, не будет полностью работать должным образом. Исходя из нашего опыта, DFR основан на роторном ИБП серии MC. Однако DFR не будет иметь функции байпаса или батареи.Следовательно, динамический регулятор частоты включает в себя все остальные компоненты ИБП в первичном тракте питания. В результате это позволяет легко идентифицировать частотные аномалии. Если обнаружена аномалия, он автоматически исправляет эти отклонения, обеспечивая постоянное, надежное и чистое питание для последующего оборудования.

Заявки:

• Условия нестабильного питания
• Международные рынки
• Среда промышленной частоты
• Опытные критически важные пользователи
• Проблемы с качеством электроэнергии
• Поля солнечной энергии
• USG & D. О. Приложения

Преимущества:

• Гибридная роторная технология
• Прецизионное регулирование напряжения
• Контроль и мониторинг неисправностей
• Цветной сенсорный дисплей
• Интегрированная бесшумная конструкция
• Вертикальная и горизонтальная конфигурации
• Возможность нескольких выходов

Серия DFR будет обеспечивать такую ​​же бескомпромиссную надежность, что и все оборудование Power Systems & Controls, поскольку оно основано на нашей гибридной роторной технологии.Доступен частотный регулятор от 25 до 500 кВА. Наша приверженность качеству электроэнергии способствовала разработке этого продукта промышленного класса, который будет корректировать частоту и напряжение одновременно. Эта надежность в сочетании с долгим сроком службы дает SERIES DFR явное преимущество перед всеми другими регуляторами, представленными сегодня на рынке.

Динамическое регулирование частоты идеально подходит для международных рынков или ситуаций, когда отклонения частоты остаются постоянной проблемой. Кроме того, благодаря поворотной конструкции DFR серии также отличается упрощенным обслуживанием и более простой топологией.Таким образом, динамический регулятор частоты можно настроить в соответствии с потребностями вашего проекта. PS&C предлагает множество опций, включая цветной сенсорный дисплей и удаленную связь, а также специальные корпуса NEMA и ISO.

Лучший регулятор частоты переменного тока - Выгодные предложения на регулятор частоты переменного тока от глобальных продавцов регуляторов частоты переменного тока

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте, чтобы купить регулятор частоты переменного тока.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот лучший регулятор частоты переменного тока вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели регулятор частоты переменного тока на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в регуляторе частоты переменного тока и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress - отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово - просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны - и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести регулятор частоты переменного тока по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Регулирование частоты - Ассоциация накопителей энергии

24 октября 2013 г.

Регулирование частоты

Краткое содержание

Чтобы синхронизировать генерирующие активы для работы электрической сети, частота переменного тока (AC) должна поддерживаться в жестких пределах допуска.Различные методы, доступные для «частотного регулирования», включают инерцию генератора, добавление и вычитание генерирующих активов, специальное реагирование на спрос и хранение электроэнергии. У каждого из этих методов есть свои плюсы и минусы, а реализация этих методов занимает от миллисекунды до 20 минут. В группе «вспомогательных услуг», предоставляемых при управлении сетью на открытом рынке, регулирование частоты имеет наибольшее значение. Регулирование частоты в основном обеспечивается за счет наращивания (увеличения и / или уменьшения) генерирующих активов.Обычно это занимает минуты, а не секунды. Хранение электроэнергии способно выполнять работу за миллисекунды, и Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория (PNNL) предложила, чтобы стоимость миллисекундных хранилищ электроэнергии была как минимум вдвое больше, чем 20-минутные активы.

Обсуждение

Доступны многочисленные отчеты по регулированию частоты. Ранние отчеты поступают из национальных лабораторий Министерства энергетики США (DOE). Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL) впервые предложила заняться этим в начале 2000-х годов.С тех пор Министерство энергетики спонсировало исследования и отчеты, в том числе из PNNL, Sandia National Laboratories (SNL), Национальной лаборатории Айдахо (INL) и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBL).

Ниже приведены две диаграммы из отчета: Использование показателей частотной характеристики для оценки требований к планированию и эксплуатации для надежной интеграции переменного возобновляемого поколения Джозеф Х. Это, главный исследователь Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, 2010 г.

По своей природе частотное регулирование - это приложение для аккумулирования электроэнергии.Это было определено как одно из лучших «значений» для повышения стабильности сети и не считается «энергетическим арбитражем», например, хранение энергии ветра в ночное время для использования днем. Обычно это стоит от 10 до 60 долларов за мегаватт-час.

---

Вернуться к блогу ESA

Инерция, регулирование частоты и сеть - pv magazine USA

Хотя мы часто говорим о поставке электроэнергии с точки зрения потребляемой сырой энергии и спроса - будь то от гигаваттных атомных станций, тераватт-часы годового потребления в каждом U.Состояние S., или даже отдельные лампочки мощностью 15 Вт - есть еще один параметр, который не так обсуждается, но не менее критичен: частота.

Три основные сети США работают с частотой 60 циклов в секунду (60 герц), а европейские сети - 50 Гц. Любое значительное отклонение от этого приведет к выходу из строя электрического оборудования, включая приборы конечных пользователей, и в результате реле будут отключены, если сеть превышает относительно узкую полосу допустимых частот.

Эти частоты могут повышаться или понижаться, если существует дисбаланс между подачей электроэнергии и потребностями конечного пользователя.Когда это происходит, огромное количество вращающихся турбин на гидро-, газовых, угольных, нефтяных или атомных электростанциях может помочь решить проблему до тех пор, пока не будет задействовано больше ресурсов.

Вся эта система находится под угрозой, так как большие генераторы отключаются и заменяются ветровыми, солнечными и батареями, которые не имеют большой вращающейся массы. Хотя ветер может обеспечить «синтетическую инерцию» для компенсации, это не то же самое, и в конечном итоге потребуется создать совершенно новую систему, если мы хотим перевести все сети на возобновляемые источники энергии.

Управление частотой

Хотя поддержание частоты сети в узком диапазоне является одной из центральных задач поддержания энергоснабжения, основная система энергоснабжения обычно сама по себе не выходит за пределы стандартной частоты. Отклонение обычно возникает, когда существует несоответствие между спросом и предложением - например, когда большой генератор отключается.

Распространенное заблуждение относительно управления частотой состоит в том, что большие вращающиеся массы поддерживают стабильную частоту электросети в периоды дисбаланса между спросом и предложением.«Инерция только устанавливает начальную скорость падения частоты - это позволяет выиграть время», - отмечает Марк Альстром, инженер, работающий с Группой интеграции энергетических систем (ESIG). Он отмечает, что в конечном итоге частоты не стабилизируются, пока не будет исправлен баланс спроса и предложения.

В 20 веке это была система стабилизации частоты. Сеть состояла исключительно из крупных генераторов с тяжелыми паровыми и гидроэлектрическими турбинами, и в первые годы двигатели, подключенные к сети, обеспечивали дополнительную инерцию. Но сетка 21 века другая. Примечательно, что эти большие вращающиеся массы заменяются ветровыми и солнечными электростанциями, которые не обладают такими же характеристиками: для солнечной энергии вращающейся массы нет вообще.

Это не означает, что инверторы не могут управлять частотой. Фактически, они могут реагировать намного быстрее, чем основная частотная характеристика, которая используется в настоящее время. «Они работают настолько быстро, насколько это возможно, - объясняет Альстрем. Фактически, при необходимости инверторы могут так быстро восстановить частоту, что первоначальный дисбаланс спроса и предложения может остаться незамеченным, вызывая другие проблемы.

Эта опасность - инверторы могут среагировать слишком быстро - подчеркивает разницу между восприятием и фактическими потребностями в управлении частотой. В нынешней системе отклонения частоты служат необходимым предупреждением о несбалансированности спроса и предложения.

Урод FERC

В Соединенных Штатах регулирующие органы наблюдали отказ от традиционной генерации и ее замену ветровой и солнечной; и были обеспокоены недостаточной инерцией. В 2009 году Федеральная комиссия по регулированию энергетики (FERC) начала процесс, который завершился в феврале прошлого года Приказом 842, который требует от крупных и малых электростанций «устанавливать, обслуживать и эксплуатировать оборудование, способное обеспечивать первичную частотную характеристику (PFR) в качестве условие присоединения », чтобы« устранить потенциальное влияние на надежность развивающейся структуры ресурсов генерации ».

В своих комментариях 2016 года Sierra Club и Sustainable FERC Project утверждали, что существует адекватный PFR во всех межсетевых соединениях, и что в долгосрочной перспективе FERC следует «изучить меры, отличные от предписаний», чтобы обеспечить соблюдение стандартов надежности, включая поощрение «закупок. быстрого реагирования на спрос со стороны хранилища и других ресурсов со стороны спроса.

Эксперты, с которыми журнал pv говорил для этой статьи, также предположили, что это может быть чрезмерной реакцией со стороны FERC. «Что касается восточных и западных межсетевых соединений, в ближайшие пару десятилетий проблем, вероятно, не будет», - отмечает Альстром из ESIG.

Однако в электросети Совета по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT) все может быть иначе. В прошлом году на долю ветра приходилось 19% электроэнергии, произведенной в ERCOT, а выработка энергии ветра уже достигла пика, составляя более половины мгновенного спроса.В результате некоторые из самых больших опасений по поводу потери инерции и контроля частоты исходили от ERCOT.

Но даже в случае восточных и западных межсетевых соединений, если будут реализованы более амбициозные переходы на возобновляемые источники энергии - например, призыв представителя США Александрии Окасио-Кортес к 100% возобновляемой энергии к 2030 году - с этими проблемами придется бороться.

Следование по сетке или формирование сетки?

Ветряные электростанции обладают способностью обеспечивать так называемую «синтетическую инерцию» за счет существенного перегрузки, чтобы придать немного больше мощности.Однако многие эксперты с пренебрежением относятся к этому термину, отмечая, что ветряные турбины поставляют не инерцию, а дополнительную мощность. Это не столько исправляет частоту, сколько устраняет часть дисбаланса, который изначально вызвал отклонение частоты.

Инверторы

могут быть запрограммированы так, чтобы помогать контролировать частоту, и способ работы фотоэлектрических установок может быть фактором в способности обеспечивать частотную характеристику. «Если бы вы собирались обеспечить быструю частотную характеристику фотоэлектрических установок, вам пришлось бы работать в частично урезанном состоянии», - объясняет Альстром.

Кроме того, запоминающие устройства могут обеспечивать частотную поддержку и балансировать спрос и предложение, и они могут быть доступны в то время, когда нет солнечной и ветровой энергии.

Но более серьезный вопрос заключается в том, лучше ли использовать инверторы таким образом. С инверторами мы не зацикливаемся на характеристиках прядильных масс больших размеров и имеем больше возможностей для обеспечения стабильности системы.

Вообще говоря, есть два основных способа использования инверторов для управления частотой: следование сетке или формирование сетки. Инверторы, отслеживающие сеть, измеряют напряжение и частоту сети и подают правильную реальную и реактивную мощность. Инверторы, формирующие сетку, создают локальное напряжение и частоту, а затем пытаются сдвинуть это напряжение, чтобы заставить правильную реальную и реактивную мощность течь в систему.

Системы на основе инверторов, формирующих сетку, используются в микросетях по всему миру, но не были реализованы в масштабах, необходимых для работы в США на ветряных, солнечных батареях и батареях. «Насколько известно авторам, не существует практического примера параллельных сетевых инверторов в большой энергосистеме при различных уровнях проникновения инверторной генерации», - отмечают Юлия Матевосян и Фред Хуанг из ERCOT в опубликованной ранее статье. этот год.Другая проблема заключается в том, что сеткообразующие инверторы в настоящее время предназначены только для небольших генераторов. «Также в настоящее время нет коммерчески доступного инвертора для формирования сети для крупномасштабного применения в энергосистеме», - предупреждают Матевосян и Хуанг.

Это не значит, что это невозможно. Но это вносит ряд неопределенностей. «На практике возникает вопрос: правильно ли развертывается программное обеспечение, есть ли необходимый запас и будут ли тысячи этих устройств вести себя так, как нам нужно?» - спрашивает Эрик Гимон, старший научный сотрудник Energy Innovation.

Проблемы перехода

Хотя неясно, как будет функционировать большая сеть, обслуживающая миллионы потребителей, на основе инверторов, формирующих сетку, переход от частотного регулирования на основе инерции к сети, в которой баланс спроса и предложения и регулирование частоты работают в соответствии с новой парадигмой.

Матевосян и Хуанг из ERCOT отмечают, что механика перехода подразумевает развертывание инверторов, формирующих сетку, в рамках существующей парадигмы.«Если технологии формирования сетей должны стать жизнеспособным решением, они должны будут надежно работать параллельно с синхронной генерацией в течение длительного переходного периода».

И если мы перейдем к очень высоким уровням возобновляемой энергии, но отложим переход к новой парадигме управления частотой, проблемы будут более серьезными, поскольку частота может сильно колебаться, когда обычные электростанции отключатся.

Новые решения

В начале декабря PXiSE Energy объявила о подписании контракта на поставку решения для распределенного управления энергоресурсами (DERMS) для коммунального предприятия в Западной Австралии, которое будет управлять 50 000 распределенными энергоресурсами, включая солнечные фотоэлектрические системы и батареи через 2.3 миллиона квадратных километров.

Это самый крупный из когда-либо реализованных решений DERMS. Платформа ACT PXiSE будет контролировать вывод десятков тысяч DERMS, регулируя предложение для удовлетворения спроса с высокой степенью точности, обеспечиваемой информацией, собираемой сетью синхрофазоров. «DERMS может выполнить настройку всего за несколько секунд», - объясняет президент PXiSE Патрик Ли. «Мы добавили функции для управления частотой в субсекундном диапазоне».

Решения, подобные ACT, работают совершенно иначе, чем предыдущая парадигма центральной точки управления.«Вместо того, чтобы управлять большой сетью за один миг, развертывание в Австралии привело бы к разбиению этих больших сетей на более мелкие», - отмечает Ли. «Вы можете осуществлять обмен энергией между этими меньшими сетями».

Это решение имеет очевидные технические преимущества перед существующей системой удаленного прядения масс. «Надежность означает, что вы должны иметь возможность быстро адаптироваться к динамическим условиям», - объясняет Ли. «Вам нужна скорость и точность. Если вы посмотрите на традиционные технологии, скорость и точность - это не те вещи, которые у вас есть.

Ли отмечает, что решение PXiSE было создано для обеспечения перехода к управлению, не основанному на частоте, так что операторам сети не нужно принимать одну систему и заменять ее при переходе на парадигму управления на основе инвертора.

Ли говорит, что переход к интеллектуальному электронному управлению, подобному решению его компании, не обязательно будет легким, но больше по причинам человеческой инерции. «Люди захотят придерживаться того, как мы контролируем энергосистему последние 100 с лишним лет», - отмечает Ли.«Это не только регулирующий орган или системный оператор, но и поставщик». Но он также отмечает, что «наступит момент, когда вы не сможете долго продержаться».

Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, свяжитесь с нами: [email protected]

Регулирование напряжения и частоты в автономных микросетях с использованием алгоритма Hybrid Big Bang-Big Crunch

Основные моменты

•

Гибридный алгоритм Big Bang-Big Crunch применяется для регулирования напряжения микросети.

•

Оператор мутации используется для улучшения исследовательских возможностей метода HBB-BC.

•

HBB-BC имеет лучшую скорость сходимости, чем сравниваемые алгоритмы.

Реферат

В этой статье предлагается оптимальная стратегия управления мощностью для инверторных блоков распределенной генерации (DG) в автономных микросетях. Он состоит из контроллеров мощности, напряжения и тока с пропорционально-интегральными (PI) регуляторами.Концепция спада используется для стратегии управления мощностью. Статические параметры в ПИ-регуляторах могут не обеспечить наиболее оптимальное решение из-за неизбежных изменений, происходящих в конфигурации микросети и нагрузках. В предлагаемом методе после изменения нагрузки в автономной микросети параметры ПИ-регулятора динамически регулируются для получения наиболее оптимальной рабочей точки, удовлетворяющей целевым функциям. Задача оптимизации сформулирована как многоцелевое программирование с целевыми функциями минимизации перерегулирования / недорегулирования, времени установления, времени нарастания и абсолютной ошибки времени интегрирования (ITAE) в выходном напряжении. Эти целевые функции объединены с использованием нечеткой принадлежности. Алгоритм Hybrid Big Bang-Big Crunch (HBB-BC) используется для решения задачи оптимизации. Предлагаемая методика моделируется на примере конкретного случая, и согласно полученным результатам предлагаемая настройка параметров PI приводит к лучшему отклику напряжения, чем предыдущие методы. Пример также решается с использованием алгоритмов оптимизации роя частиц (PSO) и Big Bang-Big Crunch (BB-BC), и было обнаружено, что HBB-BC дает лучшее решение, чем PSO и BB-BC.

Ключевые слова

Управление напряжением

Алгоритм Hybrid Big Bang-Big Crunch (HBB-BC)

Многоцелевая оптимизация

Инвертор с источником напряжения (VSI)

Широтно-импульсная модуляция (PWM)

Рекомендуемые статьи 0)

Показать полный текст

© 2016 Elsevier BV Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Всестороннее понимание и анализ шума импульсного регулятора

Аннотация

В этой статье будут представлены несколько различных типов собственных шумов регулятора переключения: пульсации переключения, широкополосный шум и высокочастотные всплески. PSRR импульсных регуляторов, поскольку они относятся к подавлению входного шума, также будут обсуждаться и анализироваться. Исчерпывающее понимание шума импульсного регулятора важно при проектировании импульсного стабилизатора с низким уровнем шума, чтобы удалить регуляторы пост-LDO, чтобы повысить эффективность преобразователя мощности, сэкономить размер решения и снизить стоимость проектирования.

Введение

Как правило, традиционные импульсные стабилизаторы считались очень шумными по выходному напряжению по сравнению с выходным стабилизатором с малым падением напряжения (LDO); однако напряжение LDO вызывало значительные дополнительные тепловые проблемы и усложняло схему питания.Всестороннее распознавание шума импульсного регулятора необходимо и может помочь при разработке решения переключения с низким уровнем шума с целью обеспечения низкого уровня шума на том же уровне, что и у регуляторов LDO. Понижающий стабилизатор с управлением в режиме тока был целью анализа и оценки, поскольку он был наиболее распространен в применении. Анализ сигналов был основным методом, используемым для понимания шума пульсаций переключения, нынешних характеристик широкополосного шума и их источников, а также высокочастотных всплесков шума из-за переключения.Будет обсуждаться импульсный стабилизатор PSRR (коэффициент подавления источника питания), а также метод анализа сигнала, который важен для подавления входного шума.

Шум пульсации переключения

В этом разделе представлена ​​формула расчета пульсаций на выходе понижающего преобразователя применительно к фундаментальной теории и теории гармоник.

В соответствии с топологией импульсного регулятора и основными принципами работы, пульсации всегда являются основным шумом в импульсном стабилизаторе, так как размах напряжения обычно составляет от нескольких мВ до десятков мВ.Его следует рассматривать как периодический и предсказуемый сигнал. Его можно легко распознать и измерить с помощью осциллографа во временной области или разложения Фурье в частотной области, если он работает на фиксированной частоте переключения.

Рисунок 1 - типичный понижающий стабилизатор. Поскольку два переключателя включаются и выключаются поочередно, напряжение узла SW, V _SW , представляет собой идеальную прямоугольную волну, которая соотносится с рабочим циклом и входным напряжением, V _SW может быть выражено уравнениями ниже:

Рисунок 1.Топология понижающего регулятора.

Где:
В _IN - входное напряжение. D - рабочий цикл, который равен V _OUT / V _IN для понижающего регулятора.

Основная и гармоническая составляющая V _SW зависит от рабочего цикла только при определении V _IN . На рис. 2 показаны амплитуды основной гармоники и гармоник V _SW в зависимости от рабочего цикла. Основная частота доминирует в амплитуде пульсаций, когда рабочий цикл близок к половине.

Рисунок 2. Понижающий регулятор V _SW амплитуда в зависимости от нагрузки.

Передаточная функция выходного каскада LC понижающего регулятора выглядит следующим образом:

Где L - значение выходной индуктивности, DCR - номинальное сопротивление резистора индуктора, а C _L - значение параллельной емкости индуктора.

C _OUT - значение выходной мощности. ESL - это индуктивность серии емкостей. ESR - значение последовательного резистора.

Таким образом, V _OUT можно выразить следующим образом:

Чтобы упростить расчет, мы предполагаем, что для выходного LC-каскада 20 дБ на декаду, тогда V _OUT пульсации основной гармоники и амплитуды гармоник в зависимости от рабочего цикла, которые показаны на рисунке 3.Третья или нечетная гармоника будет выше, чем четная, когда рабочий цикл близок к половине. Высшие гармоники будут иметь меньшую амплитуду из-за подавления LC и довольно малые пропорции по сравнению с общей амплитудой пульсаций. Опять же, основная амплитуда - это основная составляющая пульсаций на выходе импульсного стабилизатора.

Рисунок 3. Понижающий регулятор V _OUT амплитуда пульсаций в зависимости от нагрузки.

Для понижающего регулятора основная амплитуда будет относиться к входному сигналу. напряжение, скважность, частота переключения и ступень LC; тем не мение, все эти параметры будут влиять на требования приложения, например эффективность и размер решения. Чтобы еще больше уменьшить пульсацию, дополнительный пост фильтр рекомендуется.

Широкополосный шум

Широкополосный шум в импульсном стабилизаторе представляет собой случайную амплитуду. шум на выходном напряжении. Его можно представить как плотность шума в В / √Гц по частоте, или В среднеквадратичное значение, которое является интегральным значением плотности в пределах диапазон частот. Благодаря кремниевым процессам и эталонной конструкции фильтра ограничений, широкополосный шум в основном находится в диапазоне от 10 Гц до 1 МГц. частотный диапазон для переключения регуляторов, который может быть довольно сложно уменьшить с помощью дополнительных фильтров в диапазонах низких частот.

Типичное напряжение размаха амплитуды широкополосного шума понижающего стабилизатора составляет приблизительно от 100 мкВ до 1000 мкВ, что намного меньше, чем шум пульсаций переключения. Если вы используете дополнительный фильтр для уменьшения шума пульсаций переключения, то широкополосный шум может стать основным шумом в выходном напряжении импульсного стабилизатора. На рис. 4 показано, что основным источником выходного шума понижающего регулятора является пульсация переключения при отсутствии дополнительного фильтра. На рисунке 5 показано, что основным источником выходного шума при использовании дополнительного фильтра является широкополосный шум.

Рисунок 4. V _OUT без дополнительного фильтра.

Рисунок 5. V _OUT с дополнительным фильтром (с использованием предусилителя 1000 × для измерения).

Для распознавания и анализа выходного широкополосного шума импульсного регулятора необходимо иметь схему управления регулятором и информацию о блоке шума. Например, на рис. 6 представлена ​​типичная схема управления понижающим стабилизатором в токовом режиме и внесение блочного источника шума.

Рисунок 6.Типовая схема управления понижающим стабилизатором тока.

С полученной передаточной функцией контура управления и характеристикой шума блока существует два отдельных вида шума: шум на входе контура и шум внутри контура. Шум на входе контура будет передаваться на выход в пределах полосы пропускания контура управления, в то время как шум ослабляется за пределами полосы пропускания контура. Очень важно разработать малошумящий EA и эталон для импульсного стабилизатора, так как усиление обратной связи блока будет поддерживать уровень шума, а не увеличивать его с уровнем выходного напряжения.Самая большая проблема - найти самый большой источник шума во всей системе и уменьшить его в схемотехнике. ADP5014 оптимизирован для малошумящей технологии со схемой управления текущим режимом и одним простым внешним LC-фильтром, что позволяет достичь уровня шума менее 20 мкВ (среднеквадратичное значение) в диапазоне частот от 10 Гц до 1 МГц. Выходные шумовые характеристики ADP5014 показаны на рисунке 7.

Рис. 7. Выходные шумовые характеристики ADP5014 с дополнительным LC-фильтром.

Высокочастотный всплеск и звон

Третий тип шума - это высокочастотные всплески и звенящий шум, поскольку выходное напряжение генерируется переходным процессом включения или выключения коммутатора. Учитывайте паразитный индуктор и емкость в кремниевых цепях и дорожках печатной платы; быстрый переходный процесс вызовет очень высокочастотный всплеск напряжения и звон в узле SW для понижающего регулятора. Пики и звонки будут увеличиваться с увеличением токовой нагрузки. На рисунке 8 показано, как формируется шип для понижающих регуляторов. В зависимости от скорости нарастания включения / выключения коммутатора, самая высокая частота пиков и вызывных сигналов будет в диапазоне от 20 МГц до 300 МГц, поэтому выходной LC-фильтр может быть не очень эффективным при подавлении из-за паразитных индуктивностей и конденсатора.По сравнению со всем вышеперечисленным, говоря о токопроводящем тракте, худшим является радиационный шум от узлов SW и V _IN , который из-за очень высокой частоты влияет на выходное напряжение и другие аналоговые схемы.

Рисунок 8. Понижающий регулятор высокочастотных всплесков и звенящего шума.

Для уменьшения высокочастотных всплесков и вызывного шума рекомендуется эффективная реализация как прикладной, так и кремниевой конструкции. Во-первых, используйте дополнительный ЖК-фильтр или бусину в точке нагрузки.Обычно это делает пиковый шум на выходе намного меньше, чем пульсационный шум, но это решение добавляет более высокочастотные компоненты. Во-вторых, экранируйте или защищайте источники шума от ПО и узлов входа со стороны выхода и чувствительной аналоговой цепи, а также экранируйте выходную индуктивность. Важное значение будет иметь тщательная планировка и размещение. В-третьих, оптимизируйте скорость включения / выключения импульсного регулятора и минимизируйте паразитную индуктивность и сопротивление переключателя, чтобы эффективно снизить шум узла SW.Технология ADI Silent Switcher ^® также помогает уменьшить шум узла V _IN за счет кремниевой конструкции.

Импульсный регулятор PSRR

PSRR демонстрирует способность импульсного регулятора подавлять шум входного источника питания до выходного. В этом разделе анализируются характеристики понижающего регулятора PSRR в диапазоне низких частот. Очень высокочастотный шум в основном влияет на выходное напряжение через путь излучения, а не через проводящий путь, как обсуждалось ранее.

Согласно диаграмме понижающего малого сигнала на рисунке 9, понижающий PSRR может быть выражен как

.

Рис. 9. Схема малых сигналов понижающего преобразователя в токовом режиме от входного напряжения до выходного.

Где:

Сравните расчет режима сигнала с результатами моделирования. Режим слабого сигнала эффективен и соответствует результатам моделирования.

Характеристики PSRR импульсного регулятора зависят от коэффициента усиления контура в низкочастотном диапазоне. Импульсные регуляторы имеют встроенные LC-фильтры, которые могут подавлять входной шум в среднем диапазоне частот (от 100 Гц до 10 МГц).Это было бы намного лучше, чем LDO PSRR в этих диапазонах. Таким образом, импульсный стабилизатор имеет идеальные характеристики PSRR из-за высокого коэффициента усиления контура на низкой частоте, а встроенные LC-фильтры влияют на диапазон средних частот.

Рис. 10. Результаты расчета PSRR с использованием понижающего режима малого сигнала.

Рисунок 11. Моделирование PSRR в режиме SIMPLIS.

Заключение

Все больше и больше аналоговых схем, таких как АЦП / ЦАП, тактовые генераторы и ФАПЧ, требуют чистых источников питания с высоким током.Каждое устройство будет иметь разные требования и спецификации в отношении шума источника питания в разных частотных диапазонах. Необходимо иметь полное представление о различных типах шума импульсного регулятора и осознавать требования к шуму источника питания, чтобы разработать и реализовать эффективный и малошумящий импульсный стабилизатор, отвечающий требованиям к низкому уровню шума большинства источников питания аналоговых схем. По сравнению с регуляторами LDO это решение с низким уровнем шума будет иметь более высокую энергоэффективность, меньший размер и более низкую стоимость.

.