Способ частотного регулирования скорости вращения трехфазного асинхронного двигателя теоретически был известен практически с момента изобретения самого двигателя. Частотное управление по всем показателям является самым эффективным из всех существующих методов. Но на протяжении долгого времени на практике он оставался голубой несбыточной мечтой учёных и инженеров.
И буквально всего несколько десятилетий назад сказка стала превращаться в быль. Успехи в развитии силовой электроники позволили создать интеллектуальное устройство, именуемое частотный преобразователь, способный изменять частоту питающего напряжения в широких пределах. А сегодня уже трудно найти отрасль промышленности, где не используется асинхронный электродвигатель управляемый преобразователем частоты.
Не вдаваясь в историю развития, попытаемся коротко дать представление о современном частотном преобразователе для асинхронного двигателя. Структура асинхронного частотно-регулируемого привода представлена на рисунке.
Основными функциональными элементами преобразователя являются
- выпрямитель (1),
- звено постоянного тока (2),
- инвертор (3)
- система управления.
Снизу под каждым элементом на схеме изображены виды выходных сигналов для одной фазы. В схеме устройства осуществляется двойное преобразование электрической энергии: сначала выпрямление, а затем инвертирование. За счёт этого удаётся получить выходное напряжение с изменяемыми частотой и амплитудой.
Для формировании выходного напряжения uи используется синусоидальная широтно-импульсная модуляция. Форма сигнала показана на рисунке. При высокой несущей (опорной) частоте процент высших гармоник невелик и в обмотках двигателя превалирует первая гармоника близкая к синусоиде. Для улучшения формы сигнала могут использоваться дополнительные фильтры (4).
Для более детального представления на рисунке изображена развернутая принципиальная схема частотного преобразователя.
