Convertoare de frecventa

Convertoare de frecventa

Convertoarele de frecventa transforma curentul alternativ de o anumita frecventa in curent alternative de o alta frecventa. Ele au o sfera larga de aplicabilitate in tehnica, deoarece exista multe receptoare care necesita o sursa de energie cu frecventa diferita de frecventa retelei (lampi fluorescente, cuptoare de inductie, etc) sau cu frecventa variabila (sistemele de actionare cu motoare electrice de curent alternativ).

Dupa structura circuitului energetic, convertoarele de frecventa pot fi:

Convertoare de frecventa indirecte;

Convertoare de frecventa directe.

Convertoarele de frecventa indirecte realizeaza modificarea frecventei in doua trepte prin intermediul proceselor de redresare si invartire. Aceste convertoare sunt intalnite in literature si sub denumirea de convertoare de frecventa cu circuit intermediar de curent continuu.

Spre deosebire de acestea, convertoarele de frecventa directe permit modificarea frecventei intr-o singura treapta, fara transformarea prealabila a curentului alternativ in curent continuu. Ambele tipuri de convertoare pot fi realizate sub forma de convertoare conduse de la retea (neautonome) sau independente (autonome).

Dupa modul in care se realizeaza comutatia, deosebim doua tipuri de convertoare de frecventa directe:

Convertoare de frecventa directe cu comutatie naturala;

Convertoare de frecventa directe cu comutatie fortata.

In literatura, convertoarele de frecventa cu comutatie naturala sunt intalnite si sub denumirea de cicloconvertoare, avand in vedere ca functionarea acestora sa se bazeze pe conectarea ciclica a fazelor sistemului receptor la fazele sistemului generator.

1. Convertoare de frecventa cu comutatie naturala:

Primele convertoare de frecventa cu comutatie naturala au fost construite cu ventile ionice si s-au folosit in tehnica inca din deceniul al patrulea din secolul XX, la statiile electrice destinate alimentarii retelei de tramvaie, in curent alternativ monofazat cu frecventa de 162/3 Hz. Convertoarele de frecventa cu ventile ionice nu s-au extins prea mult,atat datorita dezavantajelor ventilelor ionice, cat si a stadiului nesatisfacator existent in tehnica comenzii pana la aparitia elementelor semiconductoare. Odata cu progresele realizate tehnica comenzii prin aparitia tiristoarelor, aceste convertoare au capatat numeroase aplicatii.

Forma tensiunii la iesire depinde de modul in care se face comanda ventilelor. In practica, se utilizeaza mai ales convertoare de frecventa cu tensiune de iesire avand forma de unde apropiata de un trapez. In literatura, convertoarele de frecventa cu tensiune de iesire "sinusoidala" se numesc convertoare de frecventa comandate, iar cele cu tensiunea de forma "trapezoidala" sunt denumite si convertoare trapez.

2. Convertoare de frecventa cu comutatie fortata:

La convertoarele de frecventa cu comutatie naturala, posibilitatile de modificare a parametrilor energetici sunt limitate in mare masura de faptul ca procesul comutarii curentului de la o faza la alta este conditionat de existenta unei anumite tensiuni intre faze. Cu alte cuvinte, la aceste convertoare comanda comutarii directe a ventilelor nu poate fi facuta arbitrar, ci numai la anumite momente de-a lungul unei perioade. Posibilitati de comanda mult mai largi si implicit de modificare a parametrilor energetici rezulta la convertoarele de frecventa cu comutatie fortata.

Prin introducerea in structura convertoarelor a unor circuite speciale de comutatie, de regula a circuitelor de comutatie cu condensator, devine posibila comanda comutarii directe a ventilelor la momente independente de valoarea tensiunii intre faze. In acest caz, momentul comenzii ventilelor este conditionat de existenta unei tensiuni positive minime pe ventil. Pentru tensiuni mai mari decat aceasta tensiune minima comanda ventilelor este posibila, in principiu, la orice moment.

Exista si alte conditii care limiteaza comanda ventilelor la convertoarele de frecventa cu comutatie fortata, determinate de structura circuitului energetic si de regimul de functionare a convertorului, dar in comparatie cu convertoarele cu comutatie naturala, intervalul de comanda admisibil, adica domeniul de modificare a unghiului de comanda (plaja de comanda) este

cu mult mai mare. Prin marirea plajei de comanda devine posibila largirea domeniului de modificare a frecventei, inbunatatirea factorului de putere si a altor parametrii ai convertorului.