Схемы частотно-регулируемого электропривода

Схемы, по которым выполняются обычные преобразователи частоты на напряжение 0,4 кВ, мало отличаются друг от друга и от приведённой структурной схемы. В них используются низковольтные транзисторные ключи, что определяет их невысокую стоимость.

В высоковольтном частотно-регулируемом электроприводе приходится использовать достаточно дорогие тиристорные ключи на повышенное напряжение. В преобразователях для высоковольтного асинхронного электропривода необходимы ещё более сложные электронные ключи с полным управлением.

Существует ряд схемных решений позволяющих снизить общую стоимость высоковольтного ЧРП.

Двухтрансформаторная схема включения низковольтного преобразователя:

Двухтрансформаторная схема включения ЧРП При двойной трансформации напряжения, допускается использование достаточно дешёвого, низковольтного преобразователя.
Однако обычный трансформатор не может работать на низкой частоте (Т2), поэтому приходится ограничивать диапазон регулирования от n > 0,5·nnom. Немного расширить диапазон позволяет использование специального трансформатора с массивным магнитопроводом, это не решает проблему в принципе, но увеличивает стоимость и массо-габариты установки.
Тем не менее, такая схема до сих пор применяется наиболее часто.

Последовательное включение электронных ключей:

Высоковольтные схемы ЧРП Электронные ключи включаются последовательно (от 4 высоковольтных до 15 низковольтных элементов в плече) и делят напряжение между собой, подобно гирляндам изоляторов.
Реализовать практически это непросто: в том случае, когда один из ключей в плече немного запоздает со своим открытием, к нему будет приложено фазное напряжение сети, что неминуемо выведет его из строя. Полупроводниковые приборы имеют ощутимый разброс временных параметров даже в одной партии, поэтому на управляющую электронику ложиться задача отслеживать и корректировать процесс открытия и запирания каждого ключа.
В связи с тем, что полупроводниковые преобразователи являются виновниками несинусоидальности напряжения, причём номера гармонических составляющих (n) зависят от пульсности преобразователя (n = p·k ± 1, где p – пульсность, k = 1,2,3...), для улучшения характеристик электромагнитной совместимости такие преобразователи частоты выполняют с использованием 2-х, 3-х и 4-х обмоточных согласующих трансформаторов, по 6-и, 12-и и 18-и пульсной схеме соответственно.
Это наиболее распространённая схема, по которой выполняются высоковольтные преобразователи на большую мощность.

Преобразователь с многообмоточным трансформатором:

Схема ЧРП с многообмоточным трансформатором Используя специальный трансформатор с большим количеством вторичных обмоток (до 18), электрически сдвинутых относительно друг друга в пространстве, можно использовать последова­тельное включение дешёвых низковольтных преобразовательных блоков.
Отчасти это напоминает предыдущую схему.
Решение новое. Некоторые производители анонсируют его как сравнительно дешёвое.
Из недостатков следует отметить большие габариты.

В высоковольтном частотном электроприводе на систему управления ложиться большое количество дополнительных и серьёзных задач по управлению преобразованием частоты, и не снимается основная задача — управление работой привода.